-
Steupreinrichtung für Nachformwerkzeugmaschinen, insbesondere Nachformfräsmaschinen
Beim Nachformfräsen mittels elektrischer Steuer-und Servoeinrichtungen wird gern
eine Tasteinrichtung verwendet, bei der durch die Auslenkung des Tasters Kontakte
betätigt werden, die über Relais Elektromotoren oder elektromagnetische Kupplungen
betätigen. Diese Steuereinrichtungen weisen eine hohe Lebensdauer auf und stellen
an Wartung und Behandlung nur geringe Ansprüche. Die Kontakte steuern lediglich
Grenzwerte, d. h. ein oder aus, und bringen keine Zwischenwerte. Demzufolge
entstehen beim Nachformen Treppen, zumindest dann, wenn die zu fräsende Kontur im
Winkel zu der entsprechenden Führungsbahn des Fräsers liegt. Durch die Treppenbildung
ergeben sich mancherlei Nachteile, so muß das Werkstück nachträglich geglättet werden,
und der Fräsvorgang dauert länger als nötig, weil ein senkrechter und ein waagerechter
Schenkel abgefahren werden müssen statt einer der Werkstückkontur entsprechender
Diagonalen. Dabei ist es auch ungünstig, daß die .verhältnismäßig schweren Lasten
des Frässchlittenständers oder des Aufspanntisches nebst Werkstück sehr häufig in
Bewegung gesetzt und wieder stillgesetzt werden müssen. Es sind schon Tasteinrichtungen
gebaut worden, welche noch zusätzlich Kontakte aufweisen, die es ermöglichen, nicht
nur den einen Vorschub oder den senkrecht dazu stehenden einzuschalten, sondern
sie beide gleichzeitig tätig werden zu lassen. Dadurch bildet sich aus der Vertikal-
und Horizontalbewegung eine Diagonalbewegung, die sich bei der entsprechenden Fühlerauslenkung
selbsttätig einschaltet. Die Winkellage der Diagonalen liegt dabei von vornherein
fest und ist durch das Größenverhältnis der beiden gleichzeitig laufenden Vorschübe
bestimmt. Diese Maßnahme mildert die Treppenbildung, und es kann durch Einstellen
der beiden Vorschubgeschwindigkeiten beim Abfahren einer Schräge die Fräserbewegung
dieser so angepaßt werden, daß eine Treppenbildung weitgehend unterdrückt wird.
Man hat auch diese Handregelung der beiden Vorschubgrößen schon miteinander in der
Weise gekuppelt, daß beim Hinaufregeln der einen die andere heruntergeregelt wird.
-
Es sind auch Steuereinrichtungen bekanntgeworden, bei denen der Vorschub
durch Regelmotoren über Überlagerungsgetriebe derartig angetrieben wird, daß durch
die Kontaktgabe des Fühlers über ein durch elektromagnetische Kupplungen gesteuertes
Getriebe mittels des Überlagerungsgetriebes dem Vorschub in der Fühlrichtung eine
zusätzliche Geschwindigkeit zugegeben oder abgezogen wird. Bei längerem Anliegen
eines Kontaktes wird dabei über ein Zeitrelais ein Regelgetriebe eingeschaltet,
das die Geschwindigkeit des einen Vorschubmotors herauf- und gleichzeitig die Geschwindigkeit
des anderen Vorschubmotors herabregelt, um die resultierende Vorschubrichtung wieder
der Kontur anzugleichen.
-
Die Erfindung bezieht sich nun auf Nachformfräsmaschinen, bei denen
mittels eines Kontaktfühlers zwei senkrecht zueinander stehende Vorschubbewegungen
in der Weise gesteuert werden, daß beide Vorschübe durch je einen Regelmotor angetrieben
werden, deren Drehzahlen entgegengesetzt über ein gemeinsames, durch den Taster
gesteuertes Verstellgetriebe beeinflußt werden. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen,
eine Regeleinrichtung anzuordnen, die über den Regelwiderstand für den Kopiervorschub
diesen von dem Größtwert in der einen Richtung bis zum Größtwert in der anderen
Richtung regelt, während der damit gekoppelte Regelwiderstand für den Leitvorschub
diesen gleichzeitig ohne Richtungswechsel des Vorschubes für beide Richtungen des
Kopiervorschubes von Null bis zum Größtwert regelt.
-
Zweckmäßig wird die Anordnung derart getroffen, daß mit einer mit
dem Regler für die Kopierbewegung gekoppelten, vom Verstellmotor angetriebenen Welle
zwei Zahnräder fest verbunden sind, von denen das eine direkt und das andere über
ein Zwischenrad auf je ein Zahnrad einwirkt, die beide auf der mit dem Regler für
die Leitbewegung gekoppelten Welle in der Weise gelagert sind, daß sie von der Mittelstellung
des Reglers für die Kopierbewegung die Welle in ein und derselben Richtung mitnehmen
und in der anderen leer laufen.
-
Als Antriebsmotor für das Regelgetriebe läßt sich nach einer Einzelheit
der Erfindung mit Vorteil eine in beiden Richtungen wirkende Magnetspule verwenden.
Hierbei werden besonders geringe Massenkräfte wirksam, und die weiterhin vorgeschlagene
einstellbare
Dämpfung läßt sich in besonders einfacher Weise anbringen.
-
Weiterhin können die Regelwiderstände mit einstellbaren Anschlägen
zusammenarbeiten, die den Ausschlag und damit den Höchstvorschub begrenzen. Auf
diese Weise kann ein den Arbeitsverhältnissen angepaßter Vorschub in einfacher Weise
eingehalten werden. Durch die Anordnung einer Rutschkupplung zwischen Verstellmotor
und Regelwiderständen wird die Regeleinrichtung wesentlich geschont und vor Überbeanspruchung
geschützt.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt.
-
Abb. 1 zeigt die Gesamtanordnung, Abb. 2 einen Schnitt durch die Regeleinrichtung
und Abb. 3 einen Schnitt nach der Linie A-B.
-
Im Maschinengestell 1 sind die Antriebe für den Horizontal- und Vertikalvorschub
untergebracht. Die Gewindespindel 2 für den Vertikalantrieb erhält ihren Antrieb
vom Regelmotor 3, der über Welle 4, Zahnräder 5 und 6 und Welle 7 das Sonnenrad
8 eines Umlaufgetriebes antreibt. Dieses überträgt die Bewegung über Zahnräder 9
des Planetenträgers 10 auf Sonnenrad 11 und von dort über Zahnräder 12, 13, elektromagnetische
Kupplung 14, Zahnräder 15, 16, Welle 17 und Winkelräder 18, 19 auf die Gewindespindel
2. Die vom Regelmotor 3 erzeugten Drehzahlen werden von den Drehzahlen überlagert,
die vom Motor 20 über Schnecke 21 und Schneckenrad 22 dem Planetenträger 10 erteilt
werden. Die Übersetzungen sind so gewählt, daß bei gleichen Drehzahlen der beiden
Motoren 3 und 20 Sonnenrad 11 und damit Gewindespindel 2 keine Bewegungen machen.
Um den Eilvorlauf sowie den Eilrücklauf betätigen zu können, ohne den Vorschub stillsetzen
zu müssen, ist die Drehzahl der Schnecke 21 veränderlich, entweder durch Veränderung
der Drehzahl des Motors 20 oder durch ein vorgeschaltetes Getriebe. Außerdem ist
zwischen den Zahnrädern 12 und 16 eine elektromagnetische Kupplung 23 angeordnet,
die bei Eillauf geschlossen wird, während sich die Kupplung 14 öffnet.
-
Der Vorschubantrieb mittels der Gewindespindel 24 für den Horizontalvorschub
erfolgt in ähnlicher Weise durch den Regelmotor 25, der über Welle 26, Zahnräder
27, 28, 29 und Welle 30 mit dem Sonnenrad 31 eines Umlaufgetriebes verbunden ist.
Dieses treibt über Zahnräder 32 des Planetenträgers 33 Sonnenrad 34 und damit Zahnrad
35 an, welches die Bewegungen über Zahnrad 36, elektromagnetische Kupplung 37, Zahnräder
38, 39, 40 und 41 an die Gewindemutter 42 weitergibt, die im Maschinengestell 1
gelagert ist. Auch im Getriebe des Horizontalvorschubes ist ein Motor 43 vorgesehen,
der über Welle 44, Schnecke 45 und Schneckenrad 46 Planetenträger 33 antreibt und
die durch Motor 25 an die Spindelmutter 42 gegebenen Drehzahlen überlagert. Für
die Eilgänge kann die die Zahnräder 35 und 39 miteinander verbindende elektromagnetische
Kupplung 47 geschlossen werden, wobei gleichzeitig die elektromagnetische Kupplung
37 geöffnet wird. Außerdem kann der Welle 26 dabei über ein Getriebe oder durch
den Motor 25 eine andere Drehzahl erteilt werden. Diese Maßnahme ermöglicht ebenfalls
Eilläufe, ohne den Vorschub ausschalten zu müssen. Auch beim Antrieb des Horizontalvorschubes
ist die Räderübersetzung so gewählt, daß bei bestimmten Drehzahlen des Motors 43
und des Regelmotors 25 keine Bewegung der Spindelmutter 42 stattfindet.
-
Die Vorschubbewegungen werden durch Änderungen der Drehzahlen der
Regelmotoren 3 und 25 erzeugt. Diese Änderung erfolgt durch die Verstellung von
in den Erregerstromkreis der beiden Motoren gelegten Widerstände 51 und 52. Dabei
ist der Widerstand 51 mit dem einen Ende über Leitung 53 mit Motor 3 verbunden,
der in diesem Beispiel die Kopierbewegungen, also die Bewegungen zum Werkstück hin
und vom Werkstück fort bewirkt. Die ebenfalls zum Motor 3 führende Leitung 54 ist
mit Kontaktstück 55 am Verstellhebel 56 des Potentiometers leitend verbunden. Die
Bewegungen des Verstellhebels 56 sind durch einstellbare Anschläge 57 und 58 begrenzt,
die die möglichen Änderungen des Widerstandes und damit die möglichen Drehzahlen
des Motors 3 festlegen. Damit sind auch die größten Vorschubgeschwindigkeiten bestimmt.
Der Widerstand 51 ist so gestaltet, daß keine Vorschubbewegung stattfindet, wenn
sich der Verstellhebel 56 in der Mitte zwischen den Anschlägen 57 und 58 befindet.
Ein Verschwenken des Verstellhebels 56 auf den einen oder den anderen Anschlag zu
bedeutet ein Voreilen oder Zurückbleiben des Motors 3 gegenüber dem Motor 20 und
damit eine Drehung der Gewindespindel 2 in der einen oder der anderen Richtung.
Die gezeichnete Stellung bedeutet eine Aasbewegung des Werkzeuges zum Werkstück.
-
Mit den Bewegungen des Verstellhebels 56 ist über Zahnrad 59 und 60
der- Verstellhebel 61 eines Regelwiderstandes verbunden, der mit dem Regelmotor
25 des Leitvorschubes zusammenarbeitet und dessen Drehzahlen beeinflußt. Die Verbindung
zwischen den beiden Regelwiderständen ist derart ausgebildet, daß bei einer Hinaufregelung
der Drehzahl der Gewindespindel 2 eine Herabregelung der Drehzahl dür Gewindemutter
42 erfolgt, um damit ein gutes Anpassen der Bewegungen an die jeweils abzufahrende
Kontur zu erzielen. Während durch den Verstellhebel 56 von einer Aasbewegung des
Kopierschiebers über Stillstand bis zu einer maximalen Abbewegung gesteuert werden
muß, darf die Regelung des Leitvorschubes nur von vollem Vorschub bis Null reichen,
also nur den halben Bereich des Verstellhebels 56 durchfahren. Dabei besteht die
Bedingung, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Leitvorschubes immer dann den Wert
Null hat, wenn die Vorschubgeschwindigkeit des Kopierschlittens seinen Höchstwert
erreicht. Dieser Höchstwert wird durch die Anschläge 57 und 58 eingestellt, die
sich vorzugsweise gleichzeitig und gleichmäßig verstellen. Um die Stellung des Verstellhebels
61 immer beim größten Ausschlag des Stellhebels 56 in der Nullstellung zu haben,
ist der Widerstand 52 in seinen Nullpunkt mit dem Anschlag 89 fest verbunden, der
in Abhängigkeit mit den Anschlägen 57 und 58 verschoben wird. Der Schleifkontakt
62 des Verstellhebels 61 ist über Leitung 64 mit dem Regelmotor 25 verbunden, während
der Widerstand 52 über Anschlag 89 und Leitung 63 an den Motor 25 angeschlossen
ist.
-
Die Verstellung des Potentiometers erfolgt durch den Verstellmotor
65 über Rutschkupplung 66, Welle 67, Schraubenrad 68 und Zahnrad 59. Damit die Verstellbewegungen
mit einer einstellbaren Geschwindigkeit vor sich gehen, ist eine Dämpfung angeordnet.
Mit dem Zahnrad 59 ist ein Zahnrad 69 verbunden, in welches eine mit einer Verzahnung
versehene Kolbenstange 70 eingreift, auf der ein Kolben 71 befestigt ist, der sich
in einem mit Öl gefüllten Zylinder 72 bewegt. Die beiden Zylinderräume 73 und 74
sind durch eine Leitung 75 miteinander verbunden, deren Durchgang mittels einer
Schraube 76 gedrosselt werden kann. Der Verstellmotor 65 ist auf Rechts- und Linkslauf
schaltbar und an eine Stromquelle 77 angeschlossen. Er wird durch die Schablone
78 über eine Tasteinrichtung gesteuert.
Diese besteht aus einem
Fühlhebel 79, der um einen Zapfen 80 schwenkbar ist, welches im Kopierschlitten
gehalten wird.
-
Das eine Ende des Fühlhebels trägt den Fühlfinger 81, der mit der
Schablone 78 zusammenarbeitet. Das andere Ende des Fühlhebels trägt die Kontakte
82 und 83, die mit den Gegenkontakten 84 und 85 zusammenarbeiten. Letztere sind
über Leitungen 86 und 87 mit Motor 65 verbunden und steuern den Motor auf Rechts-
oder Linkslauf. Durch Feder 88 wird der Fühlhebel gegen Kontakt 84 gedrückt. Diese
Stellung bewirkt eine Drehung des Verstellmotors in der Richtung, daß durch den
Verstellhebel 56 die Anbewegung des Werkzeuges eingeschaltet ist. Beim Anlaufen
des Fühlfingers 81 gegen die Schablone 78 wird Kontakt 82 vom Kontakt 84 abgehoben,
und die Bewegung des Verstellmotors 65 hört auf. Wird der Fühlfinger 81 durch die
Schablone weiter abgedrückt, so legt sich der Kontakt 83 an Kontakt 85, der Verstellmotor
65 läuft in entgegengesetzter Richtung, und durch die damit herbeigeführte Verstellung
des Verstellhebels 56 wird eine Änderung der Drehzahl des Motors 3 veranlaßt, was
eine Bewegung des Kopierschlittens vom Werkstück fort bedeutet.
-
In den Abb. 2 und 3 ist die Verstellung der beiden zusammenarbeitenden
Vorschübe dargestellt. Sie zeigen die Stellung bei der die Vorschubbewegung des
Kopierschlittens zum Werkstück hin seinen Höchstwert erreicht hat und der Leitvorschub
die Größe Null aufweist. Dabei haben die Verstellhebel 56 und 61 ihren größten,
durch einen Anschlag 57 (Abb. 1) begrenzten Ausschlag erreicht. Beim Anlaufen des
Fühlfingers 81 an die Schablone 78 hebt sich zuerst der Kontakt 82 von Kontakt 84
ab, die Vorschubbewegungen bleiben in der dann eingestellten Größe bestehen. Bei
weiterer Auslenkung des Fühlhebels 79 berührt der Kontakt 83 den Kontakt 85. Dadurch
läuft der Verstellmotor 65 in entgegengesetzter Richtung zur bisherigen und verschwenkt
den Verstellhebe156 in Richtung auf den Anschlag 58. Hat dabei der Verstellhebel
56 seine Mittelstellung erreicht und damit den Vorschub des Kopierschlittens auf
Null geregelt, so muß der Verstellhebel 61 von seiner Nullstellung auf den Höchstwert
gegangen sein. Der Nullpunkt des Widerstandes 52 verschiebt sich also mit dem vorher
einzustellenden Höchstvorschub. Deshalb ist ein Anschlag 89 mit den Anschlägen 57
und 58 derart gekoppelt, daß er deren Verstellungen initmach.t. Der Punkt des Widerstandes
52, der den Stillstand des Leitvorschubes bedeutet, ist mit diesem Anschlag verbunden
und verschiebt sich mit ihm.
-
Bei Weiterbewegung des Verstellhebels 56 in Richtung auf den Anschlag
58 nimmt der Vorschub des Kopierschlittens in umgekehrter Richtung zu. Die Richtung
des Leitvorschubes dagegen darf sich nicht umkehren, sondern muß beibehalten werden
und bei Weiterverschwenken des Verstellhebels 56 in Richtung auf den Anschlag 58
wieder bis auf Null abnehmen. Um dieses zu erreichen, ist mit der den Verstellhebel
56 tragenden Welle 95 das Zahnrad 59 fest verstiftet. Es arbeitet mit dem Zahnrad
60 zusammen, das auf der den Verstellhebel 61 tragenden Welle 96 drehbar gelagert
ist und diese Welle über einen Anschlag 97 mitnimmt, der sich gegen einen in der
Welle 96 befestigten Stift 98 legt. Beim Zurückgehen des Anschlages 97 wird die
Welle durch eine Feder 99 zurückgeholt, die an einem Bund 100 angreift und mit ihrem
anderen Ende durch einen mit der Wand 102 verbundenen Stift 101 gehalten ist. Mit
der Welle 95 ist ein weiteres Zahnrad 103 verstiftet, das über ein Zwischenrad 104,
welches um einen Bolzen 105 drehbar gelagert ist, mit dem Zahnrad 106 zusammenarbeitet.
Letzteres ist wie das Zahnrad 60 drehbar auf der Welle 96 gelagert und nimmt ebenfalls
über einen Anschlag 107 und den in Welle 96 befestigten Stift 108 die Welle in derselben
Richtung mit wie Zahnrad 60. Die Anschläge 97 und 107 sind so angeordnet, daß beide
dann gleichzeitig an den Stiften 98 und 108 anliegen, wenn sich der Verstellhebel
56 in seiner Mittelstellung befindet. In dieser Stellung, in der keine Vorschubbewegungen
des Kopierschlittens stattfinden, also beim Abfahren einer der Führungsbahn des
Kopierschlittens parallelen Kontur, hat der Verstellhebel 61 mit seinem Kontakt
62 den größten Abstand vom Anschlag 89 und damit den Höchstwert des Leitvorschubes
erreicht. Wird aus dieser Stellung heraus der Verstellhebel 56 in Richtung auf den
Anschlag 57 bewegt, so nimmt der Anschlag 97 über Stift 98 die Welle 96 und damit
den Verstellhebel 61 in Richtung auf den Anschlag 89 mit, dabei wird die Feder 99
gespannt. Gleichzeitig dreht sich das Zahnrad 106, angetrieben durch Zähnrad 109
über Zwischenrad 104 lose in entgegengesetzter Richtung zum Zahnrad 60. Wird der
Verstellhebel nunmehr in Richtung auf den Anschlag 58 zurückbewegt, so will sich
der Anschlag 97 vom Stift 98 entfernen. Die Welle 96 folgt jedoch der Bewegung,
da der Zug der Feder 99 den Stift 98 mit dem Anschlag 97 in Anlage hält. Wenn der
Verstellhebei 56 seine Mittelstellung erreicht hat, treffen auch Anschlag 107 und
Stift 108 wieder aufeinander.
-
Beim Weiterschwenken des Verstellhebels in Richtung auf den Anschlag
58 nimmt der Anschlag 107 den Stift 108 nebst Welle 96 und Verstellhebel 61 mit,
während sich der Anschlag 97 vom Stift 98 abhebt. Dabei wird wiederum die Feder
99 gespannt. So wird auch bei der Verschwenkung des Verstellhebels 56 auf Anschlag
58 der Verstellhebel 91 in Richtung auf den Anschlag 89 mitgenommen und bei Zurückgehen
des Verstellhebels 56 durch die Feder 99 zurückgeholt. Somit ändert sich der Wert
des Leitvorschubes nur von Null bis zu seinem Maximalwert, während der Kopiervorschub
von seinem Maximalwert in Richtung auf das Werkstück über den Nullwert auf seinen
Maximalwert in Richtung vom Werkstück fort gesteuert wird.