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Werkzeugmaschine, insbesondere Knüppelschleifmaschine Die Erfindung
bezieht sich auf Werkzeugmaschinen, insbesondere Knüppelschleifmaschinen, bei denen
das Werkzeug an einem Pendelausleger angeordnet ist, und betrifft eine Einrichtung
zur Regelung des Andrucks, mit dem das Werkzeug am Werkstück angreift.
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Es ist eine Knüppelschleifmaschine bekannt, bei der die Schleifscheibe
an einem Pendelausleger gelagert ist und der Schleifdruck dadurch geregelt wird,
daß ein am Ausleger angebrachter und sich auf das. Werkstück stützender Gleitschuh
einen vorbestimmten Abstand zwischen Werkstück und Schleifscheibe sicherstellt.
Bei einer anderen bekannten Schleifmaschine zum Schleifen von axial vorgeschobenen
und dabei gedrehten Metallknüppeln wird der Andruck, abhängig davon, ob die Schleifscheibe
an einer Fläche oder einer Kante des Knüppels angreift, dadurch geregelt, daß der
Druck in einem die Schleifscheibe an den Knüppel andrückenden, hydraulischen Zylinder
abhängig von der Drehbewegung des Knüppels gesteuert wird. Bei einer weiteren bekannten
Knüppelschleifmaschine derselben Gattung wird der unterschiedliche Druck durch einen
pneumatischen Zylinder ausgeübt, dessen Ventile von der Drehbewegung des Knüppels
auf elektromagnetischem Wege gesteuert werden. Ferner ist es bekannt, Werkzeuge
mittels eines hydraulischen Motors bzw. Zylinders an ein Werkstück anzudrücken.
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Zum Schleifen von festliegenden Metallknüppeln ist bereits eine fahrbare
Schleifmaschine mit an einem Pendelausleger angeordneter und längs dieser verschiehlichen
Schleifscheibe vorgeschlagen, bei der auf dem anderen Arm des Auslegers in an sich
bekannter Weise ein Gegengewicht gegenläufig zu der Schleifscheibe verschiebbar
angeordnet ist. Es hat sich bei diesem älteren Vorschlag gezeigt, daß es schwierig
bzw. praktisch sogar unmöglich ist, den Pendelausleger lediglich mit Hilfe der Verschiebung
von Gewichten genau im Gleichgewicht zu halten, weil gleichzeitig mit der Verschiebung
des Schleifkopfes zwangläufig auch andere Bauteile ihre Lage gegenüber der Schwenkachse
des Auslegers ändern. Damit ist es nicht möglich, allein mit Hilfe eines verschiebbaren
Gegengewichts bei einer wahlweisen Verschiebung der Schleifscheibe längs des Pendelauslegers
einen konstanten Schleifdruck aufrechtzuerhalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine, insbesondere
Knüppelschleifmaschine, der zuletzt genannten Gattung in der Weise zu verbessern,
daß bei einer Bewegung der Schleifscheibe längs des Auslegers keine Änderung des
Schleifdruckes auftritt.
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Bei der Werkzeugmaschine, insbesondere Knüppelschleifmaschine, der
vorgenannten Gattung, bei der, wie an sich bekannt, zum Andrücken des Werkzeugs
an das Werkstück ein hydraulischer Zylinder verwendet wird, ist zur Lösung dieser
Aufgabe gemäß der Erfindung in der zu dem hydraulischen Zylinder führenden Druckleitung
ein Druckregelventil vorgesehen, das den Druck in dem hydraulischen Zylinder in
Abhängigkeit von der Lage des Werkzeugs gegenüber der Schwenkachse des Pendelarms
steuert. Vorteilhafterweise besitzt das Druckregelventil eine Rückströmöffnung für
Druckflüssigkeit, deren Querschnitt in Abhängigkeit von der Lage des Werkzeugs gegenüber
der Schwenkachse des Pendelauslegers gesteuert wird. Auf diese Weise ist es möglich,
den Druck, mit welchem das Werkzeug in Anlage an dem Werkstück gehalten wird, unabhängig
von der Lage des Werkzeugs zu der Schwenkachse, d. h. zu dessen Entfernung von der
Schwenkachse, praktisch konstant zu halten.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht
einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Metallknüppelschleifmaschine, Fig. 2 eine
Seitenansicht der Maschine, bei der der Antrieb der Schleifscheibe fortgelassen
ist; sie stellt einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 3 dar, Fig. 3 eine Vorderansicht
der Maschine, bei der der Scheifkopf weggelassen ist, und Fig. 4 Einzelheiten des
Druckregelventils.
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Aus Fig. 1, 2 und 3 geht hervor, daß die Metallknüppelschleifmaschine
auf einem Wagen 1 aufgebaut ist, der auf einem von den Schienen 2 und 3 gebildeten
Gleis
hin- und herfahren kann. Das Gleis erstreckt sich in Richtung der Längsachse eines
auf einer Unterstützung ruhenden Metallknüppels W, so daß sich die Maschine während
des Schleifvorganges an dem Knüppel entlangbewegen kann. Der Wagen 1 läuft auf Rädern
4 und 5, von denen die ersteren durch einen umsteuerbaren Strömungsmittelmotor 6
antreibbar sind. Auf diesem Wagen 1 ist der insgesamt mit der Bezugsziffer 7 bezeichnete
Pendelausleger angeordnet, der sich von dem Wagen aus im rechten Winkel zu dem Gleis
2, 3 über die Oberseite des Werkstücks W erstreckt. Das sich über das Werkstück
erstreckende Auslegerrohr des Pendelauslegers 7 ist mit 8 bezeichnet und trägt an
seinem äußeren Ende den Schleifscheibenkopf 9 mit der Schleifscheibe 10, die von
dem Motor 11 über Riemen 12 angetrieben wird. Der Elektromotor 11 ist auf einem
Wagen 13 befestigt, der mit Rollen 14 auf Schienen 15 läuft, die parallel zur Achse
des Auslegerrohrs 8 liegen.
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Der rohrförmige Ausleger 8 ist in Richtung seiner Längsachse ein-
und ausschiebbar, um die Schleifscheibe 10 auf der Oberseite des Werkstücks W hin-und
herzubewegen. Dabei wird der Abstand zwischen dem Wagen 13 und der Schleifscheibe
10 und damit die Spannung der Riemen 12 durch eine in der Länge einstellbare Zugstange
16 sichergestellt.
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Das Auslegerrohr 8 ist in einem langgestreckten Gehäuse 17 verschieblich
gelagert. Zum Ein- und Ausschieben des Auslegerrohres 8 in Richtung seiner Längsachse
gegenüber dem Gehäuse 17 dient ein doppeltwirkender hydraulischer Zylinder 18. Die
Enden des Zylinders 18 sind an der Unterseite des Gehäuses 17 befestigt, und die
Kolbenstange 19 ist mittels eines Bolzens 20 an einer Klemmschelle 21 befestigt.
Diese Klemmschelle umfaßt das innere Ende des Auslegerrohres 8 derart, daß sich
der Ausleger gegenüber der Schelle drehen kann, so daß der Ausleger um seine Achse
geschwenkt werden kann. Es ist ersichtlich, daß die Einwärts- und Auswärtsbewegung
des. Kolbens des hydraulischen Zylinders 18 eine entsprechende Bewegung -des Auslegerrohres
8 gegenüber dem Gehäuse 17 hervorruft: -Auf dem Wagen 1 ist einwinkelförmiger Aufbau
22 mit einer senkrechten Wand 23 befestigt. An dieser Wand ist mittels Schrauben
ein Lagerblock 24 angebracht, in welchem das Gehäuse 17 zusammen mit dem ganzen
Pendelausleger-7 um eine waagerechte Achse parallel zur Wand 23 auf und ab schwenken
kann. Am vorderen Ende- des Gehäuses 17 ist eine Platte 25 befestigt, an der vier
Paare von Rollen 26 gelagert sind. Diese -- wirken- mit senkrechten Führungsteilen
27 zusammen, um den Pendelausleger 7 bei seiner senkrechten Schwenkbewegung genau
zu führen.
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Für den Gewichtsausgleich des Pendelauslegers 7 ist ein Gegengewicht
28 vorgesehen, das längs der Achse des Auslegers jeweils entgegengesetzt zu der
Verschieberichtung des Auslegers beweglich ist. Das Gegengewicht hat die Aufgabe,
den durch die Schleifscheibe auf das Werkstück ausgeübten Druck herabzusetzen und
dazu beizutragen; daß dieser gleichgehalten wird.- Das Gegengewicht 28 ist innerhalb
einer am inneren Ende des Auslegergehäuses 17 vorgesehenen Gehäuseverlängerung 29
in Richtung der Achse des Auslegerrohres auf Rollen 30 hin- und herbewegbar.
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Um das Gegengewicht 28 jeweils gegenläufig zu der Schleifscheibe zu
bewegen, greift dieses mit einem Stift 31 in den unteren Strang einer endlosen Kette
32 ein, in deren oberen Strang die am inneren Ende des Aüslegerrcshres 8 angeordnete
Klemmschelle 21 mit einem nach unten ragenden Fortsatz 33 eingreift. Infolge dieser
Konstruktion wird das Gegengewicht 28 jeweils in entgegengesetztem Sinne zur Bewegung
des Auslegerrohres 8 bewegt, so daß der durch die Schleifscheibe 10 auf das Werkstück
W ausgeübte Druck herabgesetzt wird. Es ist aber nicht möglich, hierdurch allein
einen gleichmäßigen Schleifdruck der Schleifscheibe .aufrechtzuerhalten, während
der Ausleger in Richtung seiner Längsachse bewegt wird. Dies wird klar; wenn man
berücksichtigt, daß sich bei einer axialen Verschiebebewegung des Auslegers auch
mehrere andere Aggregate gegenüber der Schwenkachse des Auslegers bewegen. Um das
Gewicht des Auslegers genau auszugleichen, ist deshalb gemäß der Erfindung der nachstehend
beschriebene Niederhaltemechanismus vorgesehen.
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Wie bereits erwähnt, läßt sich das Gehäuse 17 für das Auslegerrohr
8 mit diesem zusammen um die Achse eines Drehzapfens in dem Lagerblock 24 in einer
senkrechten Ebene schwenken. Dies geschieht mit Hilfe eines doppeltwirkenden hydraulischen
Zylinders 34, der etwa senkrecht unterhalb des Pendelauslegers 7 und außerhalb der
Lagerung für dessen Schwenkbewegung angeordnet ist. Er ist an dem Wagen 1 mittels
eines Bolzens 35 und seine Kolbenstange 36 an der Unterseite der Platte 25 mittels
eines Bolzens 37 angelenkt.
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Der Kolben des hydraulischen Zylinders 34 wird durch eine Druckflüssigkeit
bewegt, die von dem Pumpenaggregat 38 geliefert wird. Zum Steuern der Kolbenbewegung
dient ein handbetätigtes Vierwegeventil 39, das an dem Wagen 1 angebracht ist und
durch einen Steuerhebel 40 betätigt wird. Dieser besitzt zwei Stellungen, eine in
der die Kolbenstange ausgefahren und damit die Schleifscheibe 10 vom Werkstück
W abgehoben wird, und eine zweite, in der die Kolbenstange eingefahren und damit
die Schleifscheibe auf das Werkstück gedrückt wird. Um hierbei einen. konstanten
Druck aufrechtzuerhalten, ist in der Zuleitung für die Druckflüssigkeit zum oberen
Ende des Zylinders 34 ein Druckregelventil 41 eingeschaltet, das im einzelnen in
Fig. 4 gezeigt ist.
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Wie aus Fig. 4 hervorgeht, umfaßt das Ventil 41 ein Gehäuse 42. Der
Ein- und Auslaß für die Druckflüssigkeitsleitung zum oberen Ende des Zylinders sind
mit 43 und 44 bezeichnet. Sie stehen an ihrer Verbindungsstelle mit der Längsbohrung
45 miteinander in Verbindung. Die Bohrung 45 erstreckt sich durch das ganze Gehäuse
42. In ihr ist ein Nadelventilkörper 46 angeordnet, dessen Spitze mit einer kegelstumpfförmigen
Öffnung 47 in einer Platte 48 zusammenwirkt, die durch ein hohles Kappenteil49-im
Ende des Gehäuses 42 festgehalten wird. Mit dem Innenraum des Kappenteils 49 steht
eine Rückleitung 50 in Verbindung. Die Bohrung 45 besitzt einen erweiterten und
mit Innengewinde versehenen Abschnitt 51. In diesen ist ein Gewindeabschnitt des
Nadelventilkörpers 46 eingeschraubt, so daß es möglich ist, diesen gegenüber dem
Gehäuse in Längsrichtung zu verstellen, um die Größe der freien Öffnung 47 zu variieren.
Wenn der Nadelventilkörper 46 die Öffnung 47 vollständig verschließt, wird der hydraulische
Zylinder 34 mit dem vollen Pumpendruck beaufschlagt, um auf den Ausleger eine maximale,
nach unten gerichtete Kraft ausüben. Der Druck der dem Zylinder 34 zum Zwecke des
Abwärtsbewegens des Auslegers zugeführten Flüssigkeit geht mit einer Zunahme der
öffnung47 fortschreitend zurück, dadann fortschreitend größere Strömungsmittelmengen
in die Rückleitung 50 gelangen können.
Da die Schwerkraft bewirkt,
daß die Schleifscheibe 10 in der ausgefahrenen Stellung des Auslegers. mit größerer
Kraft gegen das Werkstück gedrückt wird, ist es erforderlich, bei der Bewegung des
Auslegers nach außen den Druck der dem Zylinder 34 zugeführten Flüssigkeit allmählich
herabzusetzen, um die zunehmende Wirkung der Schwerkraft zu berücksichtigen.
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Wie bereits erwähnt, besteht einer der Hauptgründe für die Verwendung
des hydraulischen Zylinders 34 als Niederhaltevorrichtung für den Ausleger in der
Tatsache, daß es unmöglich ist, das Gewicht des Auslegers vollständig und genau
ausschließlich durch Gewichte auszugleichen, während sich der Ausleger nach innen
oder außen bewegt, um zu erreichen, daß der Druck der Schleifscheibe auf das Werkstück
bei sämtlichen axialen Stellungen des Auslegers gleichmäßig ist. Während das Gegengewicht
das Gewicht der Schleifscheibe, das auf dem Werkstück ruht, in merkbarem Ausmaß
herabsetzt, mag die von der Schleifscheibe bei der vollständig ausgefahrenen Stellung
des Auslegers auf das Werkstück ausgeübte Kraft infolge anderer, nicht ausgeglichener
Teile im vorliegenden Falle immer noch um etwa 50 kg größer sein als bei der vollständig
eingefahrenen Stellung des Auslegers. In diesem Falle ist es erwünscht, daß die
Niederhaltevorrichtung die von der Schleifscheibe auf das Werkstück ausgeübte Kraft
bei der eingefahrenen Stellung des Auslegers um etwa 50 kg gegenüber der ausgefahrenen
Stellung zu vergrößern und zwischen diesen Stellungen fortlaufend zu verändern.
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In Fig. 2 erkennt man, daß der Wagen 13, der den Antriebsmotor 11
für die Schleifscheibe unterstützt und sich mit dem Ausleger bewegt, einen nach
unten ragenden Arm 52 trägt, der an dem oberen Strang ; eines Seils 53 befestigt
ist. Dieses Seil läuft über an dem Rahmen des Wagens 1 drehbar gelagerte Rollen
54 sowie über eine Rolle 55 eines Getriebes 56. Auf die Abtriebswelle 57 (Fig. 4)
des Getriebes 56 ist ein Flansch 58 aufgesetzt, dessen Nabe mit der Welle 57 <
durch eine Schraube 59 axial einstellbar verbunden ist. An dem äußeren Ende des
Nadelventilkörpers 46 ist eine kreisförmige Scheibe 60 befestigt, an deren Umfang
mehrere sich jeweils diametral gegenüberstehende Öffnungen vorgesehen sind. Der
Flansch 58 trägt zwei Stifte 61, die in einander diametral gegenüberliegende Öffnungen
der Scheibe 60 eingreifen, so daß sich der Nadelventilkörper 46 zusammen
mit der Welle 57 des Getriebes 56 dreht.
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Wenn sich der Ausleger längs seiner Achse zwischen der vollständig
eingefahrenen und der vollständig ausgefahrenen Stellung bewegt, bewegt sich somit
der Ventilkörper 46 auf seine Sitzfläche zu oder von ihr weg, um den Druck der dem
oberen Ende des hydraulischen Zylinders 34 zugeführten Flüssigkeit zu ändern. Bei
der axialen Bewegung des Auslegers ergibt sich somit eine allmähliche »geradlinige«
Änderung des Drucks des dem Zylinder 34 über das Ventil 41 zugeführten Strömungsmittels.
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Der hydraulische Zylinder 34 ermöglicht es nicht nur, das Gewicht
des Auslegers vollständig und genau auszugleichen, so daß die Schleifscheibe ohne
Rücksicht auf die axiale Stellung des Auslegers einen konstanten Druck auf das Werkstück
ausübt, sondern er verhindert auch ein Rattern der Schleifscheibe auf dem Werkstück.
Selbst dann, wenn der Ausleger so eingestellt ist, daß das die Schleifscheibe tragende
Ende das Übergewicht hat, besteht eine Neigung zum Rattern, wenn einer Aufwärtsbewegung
des äußeren Endes des Auslegers kein zwangläufiger Widerstand entgegengesetzt wird.
Dieser zwangläufige Widerstand wird der Bewegung von dem hydraulischen Zylinder
34 entgegengesetzt, durch den das Rattern ausgeschaltet wird. Der einer Aufwärtsbewegung
entgegenwirkende, zwangläufige Druckwiderstand ist erheblich größer als die tatsächlich
nach unten wirkende Zugkraft und ist durch die Einstellung des Überdruckventils
41 bestimmt. Das Ventil 41 läßt sich auf einfache Weise einstellen, indem man lediglich
die Klemmschraube 59 löst und den Flansch 58 zurückzieht, um die Stifte 61 aus den
Öffnungen der Scheibe 60 zu entfernen. Dann kann man den Ausleger um eine vorbestimmte
Strecke nach innen oder außen verschieben, woraufhin man den Flansch 58 wieder vorschiebt,
damit die Stifte 61 in die beiden ihnen gegenüberliegenden Öffnungen in der Scheibe
60 eingreifen.