Hydraulische Vorschubsteuerung an Kopierwerkzeugmaschinen. Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Vorschubsteuerung an Kopier werkzeugmaschinen und bezweckt, die Steue rung mit möglichst einfachen, aber zuverläs sigen Mitteln so auszubilden, dass dem Werk stück bei seiner Bearbeitung die Form des Vorbildes, z. B. einer Schablone, mit grösst möglicher Genauigkeit gegeben wird.
Die Erfindung geht von einer hydrauli schen Vorschubsteuerung aus, bei der die Fördermenge und -richtung einer umlaufen den, den Antriebsmotor des Werkzeugträgers speisenden Flüssigkeitspumpe von dem Werk stückvorbild unter gegenseitiger Verschie bung zwischen dem Gehäuse und dem Läufer der Pumpe beeinflusst wird. Die Erfindung löst die ihr gestellte Aufgabe grundsätzlich dadurch, dass ein mit dem Werkstückvorbild in Berührung stehendes Fühlorgan mit dem verschiebbaren Teil der Pumpe verbunden ist, während ihr unverschiebbarer Teil an dem Werkzeugträger sitzt und an dessen Be- wegung teilnimmt.
Eine besonders zweck mässige Ausführung der Steuerung nach der Erfindung ergibt sich dadurch, dass der Füh ler an dem Gehäuse der Pumpe sitzt und dieses unter möglichst geringer Reibung ver schiebbar m einem Arme des Werkzeugträ gers gelagert ist, welch letzterer den Läufer der Pumpe trägt. Für die Genauigkeit der Übertragung der Steuerbewegungen ist es von besonderem Vorteil, wenn der Antrieb des Werkzeugträgers mittels einer an der Werkzeugmaschine oder dem Werkzeug schlitten unverschiebbar gelagerten Schrau benspindel erfolgt.
Ferner kann in den An trieb des Längsvorschubes eine Flüssigkeits pumpe mit veränderbarer Fördermenge ein geschaltet sein, welche die Längsvorschub geschwindigkeit des Werkzeugträgers: in Ab hängigkeit von dem verschiebbaren Teil der Steuerpumpe für den Quervorschub regelt.
Die Erfindung ist im nachstehenden an Hand eines Ausführungsbeispiels, und zwar an einer Kopierdrehbank, näher erläutert, die auf der Zeichnung in Fig. 1 im Querschnitt und in Fig. 2 in Oberansicht mit Schnitt schematisch dargestellt ist.
Auf dem Bette 1 der Kopierdrehbank ist. in der üblichen Weise ein längsbeweglicher Schlitten 2 gelagert, der einen querbeweg lichen Werkstückträger 3 mit einem Dreh stahl 4 trägt. Der Quervorschub wird dem Werkzeugträger 3 mittels einer Schrauben spindel 5 erteilt, die mit ihrem einen Ende im Längsschlitten 2 drehbar, aber unver- schiebbar gelagert und durch eine Gewinde bohrung 6 des Querschlittens 3 hindurch geführt ist. Die Spindel 5 ist ausserdem an ihrem andern Ende in einem Arme 7 des Längsschlittens 2 gelagert und bildet hier die Achse eines in an sich bekannter Weise ausgebildeten Flüssigkeitsmotors B. Ausser halb des Motorgehäuses ist. das freie Ende der Spindel 5 als Vierkant 9 zum Aufstecken einer Kurbel ausgebildet.
Ein seitwärts des Drehbankbettes 1 sich erstreckender Arm 10 des Werkzeugträgers 3 trägt in einem Rah men 11 ein unter möglichst geringer Reibung querverschiebbar gelagertes Gehäuse 12 einer Flügelzellenpumpe, deren Kolben 13 dreh bar, aber unverschiebbar im Werkzeugträ gerarme 10 gelagert ist. Der Arm 10 trägt ferner einen nicht dargestellten Antriebs motor für den Pumpenkolben 13. Am Pum pengehäuse 12 ist ein durch den Rahmen 11 hindurchtretender Fühlerstift 14 befestigt, dessen Kuppe an einer Schablone 15 anliegt, deren Linienverlauf die zu erzeugende Form des Werkstückes 16 bestimmt. Der Fühler stift 14 wird durch eine am Pumpengehäuse 12 und am Rahmen 11 sich abstützende Feder 17 mit der Formkante der Schablone 15 in Anlage gehalten; er kann aber auch in einer entsprechend gestalteten Schablone durch Eingriff geführt sein.
Der Arbeits raum des Pumpenkolbens 13 ist durch zwei biegsame Flüssigkeitsleitungen 18, 19 mit dem Motor 8 verbunden.
Wird der Schlitten 2 durch einen An trieb, der in beliebiger Weise ausgebildet sein mag, in Längsbewegung versetzt und dem Werkstück 16 die übliche Umlaufbewe gung erteilt, so führt der Drehstahl 4 die Formgebung des Werkstückes aus, die unter Zugrundelegung der Schablone 15 durch die beschriebene Steuerung in nachstehender Weise geleitet wird: Wird bei der Längavorschubbewegung der Fühler 14 an einem Abschnitte der Scha blone 15 entlanggeführt, welcher parallel zur Drehachse des Werkstückes 16 verläuft (Fig. 2), so behält das Gehäuse 12 gegen über dem Drehkolben 13 der Steuerpumpe seine Stellung bei, und zwar fällt in der Ausgangslage die Umlaufachse des Kolbens 13 mit der Achse der Bohrung des Gehäuses 12 genau zusammen.
Bei dieser gegenseiti gen Stellung der Teile 12 und 13 findet lediglich ein Flüssigkeitsumlauf in dem Ar beitsraume der dauernd angetriebenen Pumpe, jedoch keine Förderung der Flüssigkeit durch die Leitung 18 oder 19 zum Motor 8 statt, so dass der Motor 8 stillsteht. Infolgedessen führt der Werkzeugträger 3 keine Querbewe gung, sondern nur seine Längsbewegung aus.
Weicht nun - wie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist - zwischen zwei Punk ten x und y die Umrisslinie der Schablone 15 von der Parallelen zur Drehbankachse ab, so bewegt sich bei fortschreitendem Längs vorschub der Fühler 14 unter der Wirkung der Andruckfeder 17 im Sinne des Pfeils a. An dieser Bewegung nimmt das Pumpen gehäuse 12 teil, so dass nunmehr der Kolben 13 aussermittig im Gehäuse 12 umläuft. Dies hat zur Folge, dass die bisher leerlaufende Pumpe die Flüssigkeitsförderung aufnimmt und je nach ihrem Drehsinne durch die Lei tung 18 oder die Leitung 19 dem Motor 8 Flüssigkeit zuführt und damit diesen an treibt.
Dadurch wird über die nunmehr an getriebene Spindel 5 eine ebenfalls in Rich tung des Pfeils a erfolgende Quervorschub bewegung des Werkzeugträgers 3 herbei geführt. An dieser Bewegung nimmt auch der Arm 10 des Werkstückträgers und der unverschiebbar in ihm gelagerte Kolben 13 der Pumpe teil.
Solange nun infolge des Längsvorschubes der Fühler 14 zwischen den Begrenzungspunkten<I>x</I> und<I>y</I> der geraden Schrägfläche 20 der Schablone 15 entlang gleitet, stimmt die Querverschiebung des Pumpengehäuses 12 mit der Querverschie bung des Werkzeugträgerarmes 10 und damit auch des Pumpenkolbens 13 überein, das heisst der Betrag der aussermittigen Lage des Gehäuses 12 in bezug auf den Drehkolben 13 bleibt derselbe, und infolgedessen bleibt auch die der Pumpe 8 zugeführte Flüssig keitsmenge und damit der Quervorschub des Drehstahls 4 gleich.
Die gegenseitige ausser mittige Lage der Teile 12 und 13 wird so lange aufrechterhalten, bis der Fühler 14 im Endpunkt y der Schrägfläche 20 angelangt ist und nunmehr wieder an einer zur Werk stücklängsachse parallelen Kante 21 (Fig. 2) der Schablone 15 zur Anlage kommt. Gleich zeitig hat der Werkzeugträger 3 und mit ihm der Drehkolben 13 die entsprechende Lage erreicht, und es besteht nunmehr zwischen den Pumpenteilen 12 und 13 sofort wieder Gleichachsigkeit, was zur Folge hat, dass die Förderung der Pumpe aufhört und damit der Quervorschub des Werkzeugträgers 3 still gesetzt wird.
Verläuft die Neigung einer Schrägfläche der Schablone 15 entgegen gesetzt zu derjenigen der Schrägfläche 20, so verschiebt sich das Pumpengehäuse 12 ent gegengesetzt zum Pfeil a; die Förderung der Pumpe wird durch die andere der beiden Leitungen 18, 19 dem Motor 8 zugeführt und setzt diesen im entgegengesetzten Sinne in Umlauf, so dass sich auch der Werkzeugträ ger 3 entgegen dem Pfeil a verschiebt.
Den unterschiedlichen Neigungen des Schablonenverlaufes passt sich die Steuerung dadurch an, dass das den Fühler tragende Gehäuse 12 um ein dem Neigungswinkel entsprechendes Mass aussermittig zum Pum penkolben verschoben wird, und dass die Grösse der Aussermittigkeit die Förderung der Pumpe, die Leistung des Motors und damit die Geschwindigkeit der Quervorschubbewe gung bestimmt. Dadurch kann die Steue rung auch einen unter verschiedenen Neigun gen abgesetzten oder gekrümmten Verlauf der Schablone auf das Werkstück übertragen. Bei der dargestellten Drehbank wird fer nerhin die Längsvorschubbewegung in ihrer Geschwindigkeit dem Verlaufe des Werk stückes angepasst. Dies ist von besonderer Wichtigkeit bei stark abgesetzten, unregel mässigen Werkstückformen.
Um hierbei die Längsvorschubgeschwindigkeiten in bezug auf die von der Drehstahlschneide tatsäch lich bearbeitete Länge der Mantellinie des Werkstückes etwa konstant zu halten, sind die in Fig. 1 dargestellten Steuermittel für den Quervorschub mit in grundsätzlich glei cher Weise arbeitenden Steuermitteln für den Längsvorschub verbunden. Zu diesem Zwecke trägt der Arm 10 des Werkstückes 3 einen zweiten Rahmen 22, in dem ebenfalls ein Pumpengehäuse 23 querverschiebbar, ein mo torisch angetriebener umlaufender Kolben 24 hingegen unverschiebbar gelagert ist.
An einer starr am Pumpengehäuse 23 befestigten Stange 25 ist ein Ende eines zweiarmigen Hebels 26 angelenkt, dessen anderes Ende unter Vermittlung einer Nockenscheibe und einer Verzahnung mit dem Taststift 14 in Verbindung steht. Die Einstellung der gegen einander beweglichen Teile 23 und 24 der Pumpe ist so getroffen, dass beim Entlang fahren des Fühlers 14 an einer zur Werk stücklängsachse parallelen Fläche der Scha blone 15 das Gehäuse 23 anfänglich ausser mittig zur Umlaufachse des Pumpenkolbens 24 liegt, und zwar derart, dass diese Ausser- mittigkeit verhältnismässig gross ist, so dass bei dieser Stellung die Pumpe eine entspre chende, z. B. ihre grösste Förderleistung her vorbringt.
Die bewegliche Förderleitung 27 der Pumpe führt zu einem am Längsschlit ten 2 befestigten Zylinder 28 und beauf- schlagt dessen Kolben 29, der in fester Ver bindung mit dem Bette der Drehbank steht. Der vor dem Kolben 29 liegende Raum des Zylinders 28 ist durch eine ebenfalls beweg liche Rückleitung 30 mit dem Pumpen gehäuse 23 verbunden. In der in Fig. 2 ge zeichneten gegenseitigen Stellung der Pum penteile 23, 24 erhält der Antrieb des Werk zeugschlittens 2 eine gewisse grösste Längs- vorschubgeschwindigkeit, die der Bearbei- tung auf Grund einer zur Werkstückachse parallelen Fläche der Schablone 15 ent spricht.
Gelangt der Fühler 14 in den Be reich einer Schrägfläche 20 der Schablone, so verschiebt er über den Doppelhebel 26 das Gehäuse 23 gegenüber dem Pumpenkolben 24 und verringert auf diese Weise die För dermenge der Pumpe und damit die Ge schwindigkeit des Längsvorschubes des Werkzeugschlittens 2. In dieser Stellung bleibt das Pumpengehäuse 23 so lange, wie sich der Fühler 14 mit der jeweiligen Schräg fläche der Schablone in Anlage befindet, und während der gleichen Zeit erfolgt der Längsvorschub mit entsprechend verminder ter Geschwindigkeit.
Das Ausmass dieser Ge schwindigkeitsverminderung bestimmt sich durch die Verringerung der Aussermittigkeit des Pumpengehäuses 23 gegenüber dem Pum penkolben 24 und dies wiederum durch das Auswandern des Fühlers 14 in Richtung des Pfeils a, das sich seinerseits aus der Neigung der Schrägfläche ergibt. Ist eine solche Schrägfläche sehr steil geneigt. so wird die Aussermittigkeit zwischen den Teilen 23 und 24 in entsprechend grossem Masse verringert und damit der Längsvorschub stärker ver langsamt. Die Steuerung kann auch derart ausgebildet sein, dass das Gehäuse der Pumpe starr und ihr Kolben verschiebbar angeord net ist.
Aus dem grundsätzlichen Aufbau der be schriebenen Steuerung ergibt sich, dass sie schon bei sehr geringen Abweichungen des Schablonenverlaufes von der Parallelen zur Werkstückmittelachse anspricht, also mit grosser Feinfühligkeit arbeitet. Durch die Übertragung der Vorschubbewegung auf den Werkzeugträger mittels einer Gewindespin del wird jedes Spiel und damit eine weitere Quelle der Ungenauigkeit ausgeschaltet. Die Selbsthemmung dieser Gewindespindel be wirkt stets ein festes Anliegen des Fühler stiftes an der Schablone. Die bei der Span abnahme auftretenden, unter Umständen recht erheblichen Kräfte werden über die selbsthemmende Gewindespindel auf die star- ren Teile der Werkzeugmaschine übertragen. so dass die Steuerung durch diese Kräfte nicht beeinflusst werden kann.
Dadurch, dass für den Antrieb des Werkzeugträgers eine stufenlose regelbare Pumpe gewählt ist, wird ein Ansprechen der Steuerung auf geringste Abweichungen des Schablonenumrissverlaufes gewährleistet. Der geschlossene Kreislauf zwischen der Pumpe und dem Umlaufmotor macht Einschlüsse gasförmiger Körper in die Antriebsflüssigkeit unmöglich und trägt dadurch ebenfalls zur Genauigkeit der Form übertragung bei der Bearbeitung bei. Die unverschiebbare Anordnung des einen Teils der Flüssigkeitspumpe in dem Werkzeug träger selber ermöglicht es, dass dieser einer ihm erteilten Quervorschubbewegung nur so lange folgt, als der Fühlerstift an einer Schrägfläche der Schablone anliegt.