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Getriebe zum selbsttätigen Einstellen eines Maschinenteils Die Erfindung
betrifft ein Getriebe zum selbsttätigen Einstellen eines Maschinenteiles nach Vorwahl
der Länge des Verstellweges, z. B. des Querschlittens eines Supportes bei Drehbänken
mit umlaufender Gewindespindel und umlaufenden Schaltgliedern, deren Drehzahlen
entsprechend den dekadisch zugeordneten Zahlenstellen und Verstellwegen dekadisch
gestuft sind und Geschwindigkeit und Stillsetzen des Schlittens beeinflussen.
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Es sind Vorrichtungen zur genauen Einstellung eines Maschinenteiles,
z. B. eines auf einer Führung beweglichen Schlittens einer Werkzeugmaschine bekannt,
bei denen die Schlittenverstellung über eine Gewindespindel erfolgt, deren Umdrehungen
von einem mit einem Vorwähler verbundenen Zähl- und Schaltwerk entsprechend einer
vorgewählten Verstellung bestimmt wird. Dabei setzt das Zähl- und Schaltwerk automatisch
über eine Kombination von elektrischen Schaltern und Relais die Drehzahl der Gewindespindel
bei Annäherung an die vorgewählte Stellung herab und schaltet sich bei Erreichen
des vorgewählten Punktes ab.
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Es sind auch Vorrichtungen zum genauen Einstellen eines Schlittens
od. dgl. an Werkzeugmaschinen mittels eines die Schlittenbewegung begrenzenden Anschlages
bekannt, wobei der Anschlag mittels einer Gewindespindel motorisch verstellt wird.
Dabei wird die Verstellung in einem Vorwähler eingestellt, der elektrisch mit einem
Schaltwerk verbunden ist. Dieses besteht aus einzelnen Schaltgliedern, für jede
Ziffer eins, die mit einer Anzahl von Kontakten ausgerüstet sind, auf denen je ein
motorisch betriebener Schleifkontakt gleitet, sowie mit Schaltern, die durch den
umlaufenden Schleifkontakt betätigt werden. Jedem Schaltglied des Zähl- und Schaltwerkes
entspricht im Vorwähler ein Wählschalter mit der gleichen Anzahl von Kontakten wie
bei dem entsprechenden Schaltglied, wobei jeder einzelne Kontakt der Schaltglieder
mit einem Kontakt des entsprechenden Wählschalters elektrisch verbunden ist. Durch
Schließen der Stromkreise, durch die in den Schaltgliedern umlaufenden Schleifkontakte
über die im Vorwähler vorgewählten Kontakte - zuerst des Schaltgliedes für die Ziffern
der groben Maße, zuletzt der Schaltglieder für die feinsten Maßziffern - wird die
genaue Drehung der Verstellspindel bestimmt, wobei die Drehzahl der Gewindespindel
mittels einer Relaisanordnung bei Annäherung des einzustellenden Maschinenteiles
an den vorgewählten Punkt vermindert und anschließend beendet sowie nach erfolgter
; Einstellung automatisch in die Nullage zurückfährt und danach abgeschaltet wird.
Es sind auch Vorschubeinrichtungen mit dekadischen Schaltgliedern bekannt, bei denen
der Verstellweg von umlaufenden Rollen abgetastet und die Drehzahl dieser Tastrollen
dekadisch aufgeteilt und angezeigt wird. Mit einer solchen Einrichtung läßt sich
wohl die augenblickliche Stellung eines Werkzeugschlittens ablesen, nicht aber seine
gewünschte Stellung vorwählen und damit vorherbestimmen.
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Die bekannten Einrichtungen zum selbsttätigen Einstellen eines Maschinenteiles
werden z. B. an Koordinatentischen von Lehrenbohrwerken verwendet, bei denen die
Einstellung des Werkzeugschlittens auf ein Hundertstelmillimeter oder Bruchteile
davon erfolgen soll. Diese hohe Genauigkeit setzt eine sehr feinfühlige und präzise
arbeitende Vorrichtung voraus.
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Es gibt nun aber im Maschinenbau zahlreiche Fälle, bei denen die Einstellung
eines Maschinenteiles nicht mit einer derartig hohen Präzision zu erfolgen braucht,
bei denen vielmehr eine Genauigkeit ausreicht, die um ein oder zwei Dezimalstellen
gröber ist, bei denen nicht auf Hundertstel oder Tausendstel, sondern auf Millimeter
und Zehntelmillimeter eingestellt werden soll.
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An Schruppdrehbänken z. B. wird mit einem sehr groben Span gedreht,
eine Genauigkeit von einigen Zehntelmillimetern ist für das Instellungbringen des
Drehsupportes ausreichend. Wichtig ist hier allein die selbsttätige Einstellung,
die ein Nachmessen überflüssig macht und die Nebenzeiten verkürzt. Dies gilt auch
für die Bearbeitung großer Durchmesser auf Drehbänken, bei denen gleichfalls nicht
mit höchster
Präzision gearbeitet zu werden braucht, bei denen aber
ein Nachmessen der Werkstücke bei Anstellung des Drehstahles umständlich und sehr
zeitraubend ist.
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Für solche Arbeiten sind die bekannten Einrichtungen nicht geeignet.
Das Einstellen zunächst eines Anschlages gegen den dann erst der Support mit anderen
Verstelhnitteln, z. B. hydraulischen, gefahren wird, ist teuer und umständlich,
weil zwei verschiedene Vorschubmittel verwendet und weil der Support nur immer langsam
an den Anschlag herangeführt werden darf und besondere Einrichtungen vorgesehen
sein müssen, die die Geschwindigkeit des Supportes kurz vor dem Anschlag herabsetzen.
Schließlich sind die bekannten Einrichtungen von einer Nullstelle aus orientiert,
auf die der Anschlag und mit ihm das Zählwerk zurückgebracht werden müssen, um eine
neue Schlittenverstellung mit Vorwahl des Verstellweges zu ermöglichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum genauen
Einstellen des Drehdurchmessers an Drehbänken zu schaffen, bei der die Einstellung
automatisch und genau nach Vorwahl des gewünschten Drehdurchmessers erfolgt. Bei
einer solchen Einrichtung, die hauptsächlich für schwere Produktionsdrehbänke gedacht
ist, kommt es in erster Linie auf die Verkürzung der Nebenzeiten beim Einstellen
der Maschinen sowie auf eine robuste, störungsfrei arbeitende Konstruktion an. Zu
diesem Zweck wird der Drehsupport direkt, nicht über Anschläge, in bekannter Weise
mit einer Transportspindel verstellt, und das Verstellgetriebe ist direkt mit dieser
Transportspindel verbunden. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß in jeder Stellung
des Supportes das Verstellgetriebe zum Support orientiert ist. Der Support kann
also im Eilgang aus der Arbeitsstellung in eine beliebige Stellung zurückgezogen
werden, ohne daß er, wie bei den bekannten Ausführungen, in eine ganz bestimmte
Ausgangsstellung zurückgefahren werden muß, von der aus die Zählung beginnt. Der
Support kann aus jeder Stellung in jede größere Arbeitsstellung bei Vorwahl des
Durchmessers gebracht werden.
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Erfindungsgemäß ist jeder Ziffernreihe einer dekadischen Zahl ein
gemeinsames Vorwähl- und Schaltglied zugeordnet, bei: dem die Länge des Verstell
weges durch zehn kreisförmig angeordnete Anschläge vorgewählt wird, die die Winkelstellung
eines mechanisch verstellbaren Kontaktes bestimmen, der von einem kontinuierlich
umlaufenden Kontakt abgetastet wird und den Meßvorgang an die nächstkleinere ; Dekade
weiterschaltet.
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Indem die Vorwähl- mit der Schalteinrichtung zu einem Gerät vereinigt
ist und die Vorwahl durch mechanisch geschaltete Anschläge erfolgt, ergibt sich
ein besonders einfacher Aufbau der Vorrichtung, der für einen robusten Werkstattbetrieb
erforderlich und besonders geeignet ist.
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Erfindungsgemäß ist ein elektrischer Kontakt mit einer Antriebswelle
fest verbunden. Ein weiterer elektrischer Kontakt ist auf der Antriebswelle frei
f drehbar, steht mit ihr in Reibverbindung und besitzt einen festen Anschlag, der
mit zehn kreisförmig angeordneten Druckknöpfen zusammenarbeitet. Durch diese Anordnung
wird eine Fülle von elektrischen Kontakten durch einen einzigen mechanischen An-
E schlag ersetzt, der die Betriebssicherheit erhöht und die Anfälligkeit des Gerätes
gegen Störungen herabsetzt. Dabei ist die Einrichtung so getroffen, daß die zehn
als Anschläge dienenden Druckknöpfe in einem Gehäusedeckel des Vorwähl- und Schaltgliedes
angeordnet sind, die zentrisch zur Antriebswelle dreheini stellbar ist. Durch diese
Anordnung wird die Justierung erleichtert und die Schaltgenauigkeit erhöht. Die
Anschläge sind als selbsthaltende Druckknöpfe ausgebildet und auf der Rückseite
ihrer Anschlagflächen mit Abschrägungen versehen, so daß beim Rücklauf des Getriebes
alle Anschläge sofort in ihre Ausgangsstellung zurückspringen. Die Druckknöpfe können
aber auch elektrisch, hydraulisch oder mechanisch in bekannter Weise fernbetätigt
werden.
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Schließlich ist noch vorgesehen, daß mit Ausnahme des Schaltgliedes
für die erste Dekade jedes folgende Schaltglied gegenüber dem vorhergehenden um
einen oder mehrere Schaltschritte vor, die Spindel gegenüber dem Gesamtgetriebe
und die Summe der vorverdrehten Schaltschritte zurückverdreht wird. Durch diese
Anordnung wird erreicht, daß sich die Schaltübergänge von Dekade zu Dekade überschneiden
und an den Übergängen Zeit für das Umschalten der Schütze und für das Wechseln der
Drehzahlen gewonnen wird, so daß auch bei ungünstigen Zahlen (800 beispielsweise)
mit Sicherheit geschaltet wird.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 den schematischen Aufbau des Antriebes und
des Verstellgetriebes, Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Verstellglied, Fig. 3
die Stirnansicht der Fig. 2, Fig. 4 die Gesamtanordnung der Verstellglieder, Fig.
5 einen Schaltplan, Fig. 6 einen Drucktastenanschlag, Fig. 7 einen Längsschnitt
durch ein anderes Verstellglied, Fig. 8 die Stirnansicht der Fig. 7 und Fig. 9 eine
Einzeldarstellung der Kontaktscheibe 27. Der Elektromotor 1 treibt über ein Getriebe,
bestehend aus den Zahnrädern 2 bis 9 und den Elektrokupplungen 10 bis 12 die Gewindespindel
13 an, auf der das Zahnrad 14 befestigt ist und über die Zahnräder 15 bis 21 mit
den einzelnen Vorwähl- und Schaltgliedern 22 bis 25 in Verbindung steht. Dabei erhalten
die einzelnen Vorwähl- und Schaltglieder 22 bis 25 einen dekadisch gestuften Antrieb;
wenn das Übersetzungsverhältnis zwischen je zwei benachbarten Schaltgliedern (22
bis 25) 1:10 ist und wenn die Übersetzung zwischen der Gewindespindel 13 und dem
Schaltglied für die Einer-Ziffernreihe entsprechend der Gewindesteigung der Gewindespindel
13 so gewählt wird, daß eine Umdrehung des Schaltgliedes 23 einem Verstellweg von
10 mm entspricht. Diese Stufung ist beispielsweise gewünscht, wenn das metrische
System zugrunde gelegt wird.
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Das Schaltglied 23 wird von den Zahnrädern 14,15 im Verhältnis 1:1
angetrieben. Eine Umdrehung des Schaltgliedes 23 entspricht also 10 mm Verstellweg,
wenn die Steigung der Gewindespindel 10 mm beträgt. Jedes Schaltglied erhält zehn
Anschläge, so daß z. B. das Schaltglied 23, dessen ganze Umdrehung einen Verstellweg
von 10 mm entspricht, den Verstellweg von 0 bis 9 mm, also die Einer-Ziffernreihe
schaltet. Die Schaltglieder 24, 25 sind über die Zahnräder 16,19 und 20, 21 je
10: 1 untersetzt. Zehn Umdrehungen des Rades 16 und damit auch des Schaltgliedes
23 entsprechen einer Umdrehung des
Rades 19 und damit des Schaltgliedes
24, und zehn Umdrehungen des Rades 20 entsprechen einer Umdrehung des Rades 21 und
damit auch des Schaltgliedes 25. Das Schaltglied 24 entspricht also der Zehner-Ziffernreihe,
es schaltet im Bereich von 0 bis 9 cm, das Schaltglied 25 entspricht der Hunderter-Ziffernreihe,
es schaltet im Bereich von 0 bis 9 dem.
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Während die Antriebsdrehzahlen der Schaltglieder 24 und 25 von der
des Schaltgliedes 23 je 1.0: 1 untersetzt sind, wird der Antrieb des Schaltgliedes
22 im Verhältnis 1:10 durch die Zahnräder 17, 18 übersetzt. Zehn Umdrehungen des
Schaltgliedes 22 entsprechen also einer Umdrehung des Zahnrades 17, ein Anschlag
oder eine Zehntelumdrehung des Schaltgliedes 22 entspricht also 0,1 mm Verstellweg.
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Der Verstellweg der Gewindespindel 13 wird also durch das Getriebe
15 bis 25 dekadisch aufgeteilt und kann vorausbestimmt werden, wenn die Anschläge
der Vorwähl- und Schaltglieder 22 bis 25 entsprechend eingestellt und der Verstellweg
durch diese Anschläge begrenzt wird.
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Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eins der Vorwähl- und Schaltglieder
(22 bis 24) einer Ziffernreihe. Mit der Antriebswelle 26 fest verbunden ist die
Kontaktscheibe 27, mit ihr undrehbar, aber axial verschiebbar ist die Reibscheibe
29, die von den Federn 30 gegen die Anschlagscheibe 31 gedrückt wird, die auf der
Antriebswelle 26 frei drehbar gelagert und mit einem Stirnanschlag 32 sowie einer
Kontaktfeder 33 versehen ist. Die Kontaktfeder 33 mit ihrem Kontakt 34 steht mit
einem Kontakt der umlaufenden Kontaktscheibe 27 in Verbindung.
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Den vorderen Abschluß eines Vorwähl- und Schaltgliedes (22 bis 25)
bildet der Deckel 35, der dreheinstellbar im Gehäuse 36 befestigt ist. An der Stirnseite
dieses Deckels 35 sind zehn Drucktasten 37 konzentrisch zur Antriebswelle 26 angeordnet,
die auf ihrer Bedienungsseite durch Ziffern gekennzeichnet sind und auf ihrer Wirkungsseite
eine Anschlagfläche 38 haben, die mit den Stirnnocken 32 der Scheibe 31 zusammenwirken.
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Die Drucktastenanschläge 37, 38 sind konzentrisch um die Antriebswelle
26 angeordnet, je zehn für jedes Schaltglied für die Ziffern 0 bis 9. Nach Betätigen
einer Drucktaste 37, 38 wird die Anschlagscheibe 31 von der Reibscheibe 29 so lange
mitgenommen, bis der Anschlag 38 mit dem Stirnnocken 32 in Kontakt kommt. In dieser
Stellung bleibt auch bei weiterer Drehung der Antriebswelle 26 die Scheibe 31 stehen
und gibt einen Stromimpuls, wenn Kontakt 34 mit Kontakt 201 zusammenkommt und wenn
das vorhergehende Vorwähl- und Schaltglied das zugehörige Stromschütz geschaltet
hat. Die Winkelstellung entspricht dem gewünschten Verstellweg in der zugehörigen
Dekade.
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Die Schaltglieder 22 bis 25 sind am Support einer Werkzeugmaschine
nebeneinander angeordnet, wie es die Fig. 4 zeigt, so daß das Schaltglied 25 für
die Ziffern der großen Maße links außen, dasjenige für die feinen Maße rechts außen
zu liegen kommt. Die Anordnung der Schaltglieder entspricht also dem Zahlenaufbau,
so daß der gewünschte Durchmesser, auf den der Werkzeugschlitten in Stellung gehen
soll, durch Betätigen der entsprechenden Anschlagtasten vorgewählt wird, z. B.,
wie in Fig. 4 angegeben, t 963,1 mm.
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Wird nun das Getriebe durch Betätigen des Schalters 51 über das Schütz
59 a und den Motor 1 eingeschaltet, dann werden alle Schaltglieder gleichzeitii
angetrieben. Die Anschlagscheiben 31 aller Vorwähl-und Schaltglieder gehen sofort
in die der Vorwahl entsprechende Winkelstellung. Alle Schaltglieder sind zunächst
stromlos, bis in Schaltglied 25 für die dcm-Ziffernreihe der Kontakt 34 mit dem
umlaufenden Kontakt der Kontaktscheibe 27 in Berührung kommt und über die Kohlebürsten
39 und 40 ein Stromkreis geschlossen wird, der das Schütz 52 erregt und über den
Schalter 52 a den Strom für das nächste Schaltglied freigibt. Erst von diesem
Augenblick an geht die Bewegung der Kontaktscheibe 2 des betreffenden Schaltgliedes
in die Messung des Verstellweges ein, bis der Kontakt der Scheibe 27 mit dem Kontakt
34 in Berührung kommt und dadurch das Schütz 53 erregt und damit den Strom für das
nächste Schaltglied freigibt. Dieser Vorgang wiederholt sich von Schaltglied zu
Schaltglied, bis zuletzt das Schütz 57 durch Betätigen des Schalters 57a und
57c das Getriebe stillsetzt und damit die Messung beendet.
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Es ist erwünscht, den Werkzeugmaschinenschlitten schnell an seinen
vorgewählten Ort zu bringen, die Stillsetzung aber bei langsamer Geschwindigkeit
erfolgen zu lassen, weil nur so die Gewähr für genaues Stillsetzen gegeben ist.
Daher ist vor dem Antrieb der Gewindespindel 13 ein Getriebe 2 bis 12 angeordnet,
das die Drehzahlen der Gewindespindel 13 herabschaltet, je weiter sich der Support
dem eingestellten Durchmesser nähert. Zu diesem Zweck sind im Antrieb Elektrokupplungen
10, 11 und 12 eingebaut, durch deren wahlweise Erregung die Antriebsdrehzahlen hinuntergeschaltet
werden können. Die vorgenannten Schütze 53 und 55 haben aber nicht nur die Kontakte
53 a und 55 a für die Weitergabe der Zählung auf die nächstkleinere
Dekade geschaltet, sondern auch weitere Kontakte 53 c und 55 c, durch die die Kupplungen
10 bzw. 11 geschaltet werden, die die Drehgeschwindigkeit der Gewindespindel 13
entsprechend herabsetzen. Schwierigkeiten in der Stillsetzung des Maschinenteiles
ergeben sich dann, wenn beispielsweise die Maßzahl 800,0 vorgewählt wird.
Beim Ansetzen des Kontaktes 8 der Hunderter-Ziffernreihe werden die Nullen der weiteren
Dekade gleichzeitig gewählt. Es bleibt keine Zeit für das Schalten geringerer Geschwindigkeiten.
Derartige Zahlen können daher nur dann gewählt werden, wenn die Spindel 13 mit geringer
Geschwindigkeit getrieben wird.
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Vorteilhaft werden die hinter der größten Dekade folgenden Dekaden
um je einen oder mehrere Schritte vorverlegt. Praktisch durchgeführt wird das Vorverlegen
durch Verdrehen des Deckels 35 im Gehäuse 36 in den Vorwähl- und Schaltgetrieben
22, 23 und 24 um wahlweise einen oder mehr Schritte. Durch Verdrehen des Zahnrades
14 auf der Spindel 13 in rückläufigem Sinne um die Summe der Maße, die sich aus
der Verdrehung der Dekade 35 ergeben, wird die entstehende Maßdifferenz berichtigt.
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Der Schaltkontakt 41 wird so eingestellt, daß er stets bei der Zahl
0 einen Impuls abgibt, der das Sperrschütz 54 (56, 58) schaltet. Dadurch wird erreicht,
daß die Zahlen 9 bzw. 8 bzw. 7 usw. der Zentimeter-, Millimeter- und Zehntelmillimeterdekaden
nicht vorzeitig geschaltet werden.
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Soll nach beendetem Arbeitsgang das Werkzeug zurückgezogen und anschließend
in eine neue Stellung gebracht werden, so läßt man den Motor mitsamt dem Getriebe
rückwärts laufen, wobei man
zweckmäßig das Getriebe 2 bis 12 auf
der schnellsten Drehzahl laufen läßt. Bei Rücklauf der Schaltglieder 22 bis 24 drückt
der Stirnanschlag 32 bei seiner ersten Umdrehung den Drucktastenanschlag 37, 38
aus seiner Anschlag- in die Nullstellung zurück. Zu diesem Zweck ist die Rückseite
des Drucktastenanschlages 37 mit einer Abschrägung 43 versehen. Spätestens nach
der ersten Rückwärtsdrehung ist jedes Schaltglied wieder in Bereitschaftsstellung,
vorausgesetzt, daß der Support weiter zurückgeholt wurde, als der letzten Schaltstellung
entsprach. Eine Ausnahme bildet das Vorwähl- und Schaltglied 25. Seine Anschlagscheibe
31 hat mit der Kontaktscheibe 27 eine kraftschlüssige Verdrehverbindung über Feder
60. Feder 60 verdreht die Anschlagscheibe 31 gegenüber der Kontaktscheibe 27 im
vorlaufenden Sinne um einen Schritt (ein Schritt ist der Abstand zweier Druckknöpfe
37). Der Verdrehwinkel wird begrenzt durch einen Stift 62, gegen den das an der
Kontaktscheibe 27 befestigte Anschlagblech 61 schlägt.
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Fig. 9 zeigt die Aufsicht auf die Kontaktscheibe 27 mit der Kontaktfläche
101. Die Kohlebürste 40 steht während der vollen Umdrehung mit der Kontaktfläche
in Verbindung, während die Kontakte 34 und 41 nur jeweils einen kurzen Schaltimpuls
erhalten.