DE1251132B - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Gl.:

B 23 c

Deutsche Kl.: 49 b-5/05

Nummer: 1 251132

Aktenzeichen: T14262Ib/49b

Anmeldetag: 11. Oktober 1957

Auslegetag: 28. September 1967

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für Nachformfräsmaschinen zum Umrißfräsen mit einem allseitig auslenkbaren Taster, dessen radiale Vorauslenkebene durch einen um den Taster zur Nachführung entsprechend dem Verlauf der Leitkurve drehbaren, in Abhängigkeit von der Tasterauslenkung selbsttätig verstellbaren Ring bestimmt ist.

Derartige bekannte Nachformeinrichtungen weisen eine oft als Kopierventil bezeichnete Anordnung auf, die üblicherweise zwei Steuerventile enthält, die unter sich und gegen die Achse des Taststiftes in rechtem Winkel angeordnet sind. Der Taststift kann um seine in Normallage senkrecht liegende Achse in jede beliebige Stellung verschwenkt werden. Die beiden Ventile sind derart mit dem Taststift verbunden, daß jede Ablenkung des Taststiftes die Einstellung jedes Ventils um einen Betrag verändert, der jeweils der Komponente der Ablenkung in bezug auf die Achse des jeweiligen Ventils entspricht. Jedes der beiden Ventile ist unabhängig vom anderen betätigbar.

In einer Nachformfräseinrichtung der genannten Art wird der Taster entlang dem Umriß einer Schablone verschoben, deren Umriß kopiert werden soll. Die Spitze des Taststiftes wird dabei in Richtung zur Schablone abgelenkt oder gekippt. Diese Ablenkung dient zur Einstellung der Lage der Ventile, die den Fluß eines Druckmediums zu einem Antrieb regeln, der Werkstück und Schneidwerkzeug zueinander verschiebt. Die Bewegung des Tasters wird durch die Schablone begrenzt, weil die Schablone die Spitze des Tasters zurück in eine neutrale Lage zu bringen sucht. Wenn der die Maschine überwachende Arbeiter den Taster seitlich gegen eine Senkrechte zur Schablonenfläche am Berührungspunkt der Schablone mit dem Taster verschiebt, öffnet diese seitliche Ablenkung eines oder beide Ventile und verursacht dadurch eine Bewegung des Werkzeugs, wobei sich der Taster längs der Schablone verschiebt. Auf diese Weise wird das Maschinenwerkzeug zum Nachformen der Schablone gesteuert. Das Schneidwerkzeug kann infolge der von der Schablone auf den Taster ausgeübten Gegenkraft nicht zu weit in das Werkstück eindringen.

Aus dieser kurzen Schilderung des Prinzips der Arbeitsweise einer solchen Nachformeinrichtung ist ersichtlich, daß es hierbei darum geht, den Stift so abzulenken, daß er die Schablonenkante berührt und ihn darauf so zu verstellen, daß er sich entlang der Schablonenkante und in Berührung mit dieser bringt.

Bei bekannten Nachformeinrichtungen dieser Art bestand die Überwachungstätigkeit einfach darin, von Hand den Stift so abzulenken, daß die Spitze des Steuerung für Nachformfräsmaschinen

Anmelder:

True-Trace Corporation,

El Monte, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. J. F. Wochinger, Patentanwalt,

München, Tengstr. 39

Als Erfinder benannt:

Roy Rosebrook, Montebello, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 22. Oktober 1956 (617 374)

Stiftes die Schablonenkante berührte. Hierauf war die Stiftspitze seitlich abzulenken, während ihre Berührung mit der Schablone beibehalten werden mußte. Bei einer genau eingestellten Maschine ist das Ablenken des Taststiftes für den Facharbeiter eine kein besonderes Geschick erfordernde Maßnahme, so daß eine mechanische Einrichtung, die in Abhängigkeit von eingegebenen Befehlen den Taststift verschieben würde, eine Einsparung an Lohnkosten ermöglicht und zugleich den Facharbeiter von der ermüdenden Tätigkeit befreit, die Stiftspitze fortwährend bei ihrer Bewegung längs der gleichen Schablone zu verfolgen. Es sind Nachformeinrichtungen bekannt, durch welche die Spitze des Taststiftes selbsttätig abgelenkt wird, während die Stiftspitze entlang einer Schablone kopiert. Diese bekannten Nachformeinrichtungen sind jedoch häufig für Werkstücke mit scharfen Krümmungen nicht geeignet. Bei diesen bekannten Nachformeinrichtungen besteht ferner eine exzentrische, mechanische Verbindung zwischen dem mit der Schablone in Berührung stehenden Abschnitt des Fühlers und den die Ablenkung zur Steuerung der Motorbewegung bewirkenden Abschnitt. Durch diese Anordnung wird jedoch eine zusätzliche Quelle von Dimensiönsfehlern eingeführt, da sich durch die Verbindung in der Regel nicht unerhebliche Toleranzfehler ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nachformeinrichtung der vorbeschriebenen Art zu

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schaffen, die mit einfachen Mitteln ein Abtasten auch scharfer Krümmungen einer vorgegebenen Schablone ohne Toleranzfehler gestattet. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der den vier Quadranten entsprechend selbsttätig verstellbare Ring als eine um den Taster drehbare Hülse ausgebildet ist, in der eine gegen eine Fläche am Umfang der Tastspindel wirkende Blasdüse durch von den Auslenkungen der Tastspindel herrührenden Druckanstieg oder -abfall an ihrer Mündung die Drehung der Hülse in der einen oder anderen Richtung bewirkt. Dabei kann die Düsenmündungsebene die Achse der Tastspindel schneiden und die dieser Neigung parallel an der Tastspindel angeordnete Fläche an dieser axial verschiebbar sein, wodurch die Spaltweite einstellbar ist.

Es ist bekannt, den infolge wechselnden Abstandes einer Prallplatte von der Mündung einer Düse wechselnden, pneumatischen Druck in der Düsenzuleitung als Steuermittel bei Nachformwerkzeugmaschinen zu benutzen. Die Anwendung dieses Steuerprinzips auf eine Einrichtung zur selbständigen Drehung, entsprechend der Tasterablenkung, des die tangentiale Vorauslenkungsrichtung bestimmenden Ringes einer Nachformwerkzeugmaschine der vorstehend beschriebenen Art, hat jedoch nicht nahegelegen.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung,

F i g. 2 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Fühlers,

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der F i g. 1 in Teildraufsicht,

F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der F i g. 1, F i g. 5 die Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung.

Die Nachformeinrichtung gemäß der Erfindung benutzt als Primärsteuerorgan ein Kopierventil 10, das zwei nicht dargestellte, jeweils in der X- und Y-Achse liegende Ventile aufweist. Diese oft als Steuerventile bezeichneten Ventile stehen zueinander und zur Längsachse 13 des Tasters 14 im rechten Winkel, wobei es selbstverständlich ist, daß die senkrechte Lage der beiden Ventilachsen zur Achse 13 des Tasters nur dann gegeben ist, wenn sich der Taster in seiner Mittellage gemäß F i g. 1 befindet. Die Ablenkung des Tasters um einen bestimmten Winkel aus seiner Mittellage beträgt gewöhnlich weniger als 14, so daß die Abweichung von den rechten Winkeln zwischen den drei Achsen gewöhnlich sehr gering ist.

Die Ventile sind kraftschlüssig mit dem Taster 14 über ein Joch 15 gemäß F i g. 1 verbunden. Das Joch ist auf einem kugelförmig abgesetzten Wulst 16 des Tasters 14 gelagert. Der Taster geht durch eine in einem rechteckigen, prismatischen Block 18 vorgesehene Öffnung 17 hindurch. Eine Bewegung des Blocks 18 infolge einer Ablenkung des Tasters 14 in der Ebene der X-Achse wird auf das Steuerteil des in der X-Achse liegenden Ventils übertragen, wobei die Geschwindigkeit und die Richtung des Strömungsmittels durch das Ventil geregelt werden. Das Strömungsmittel wird zu einem Antrieb für die Betätigung des Maschinenwerkzeugs in der Richtung der X-Achse geführt. In analoger Weise wird zufolge der Ablenkung des Tasters 14 in der Ebene der Y-Achse, d. h. senkrecht zur F i g. 1, der Steuerteil des in der Y-Achse liegenden Ventils verschoben. Dadurch werden die Geschwindigkeit und die Richtung des Strömungsmittels durch das Ventil geregelt. Das Strömungsmittel wird zu einem Antrieb für die Betätigung des Maschinenwerkzeugs in der Richtung der Y-Achse geführt.

Der Taster 14 weist einen weiteren kugelförmig ίο abgesetzten Wulst 26 auf, der als Drehpunkt dient, so daß bei einer Ablenkung des unteren Tasterendes 27 der oberhalb des Wulstes 26 gelegene Tasterabschnitt zwar um den gleichen Winkelbetrag, aber entgegengesetzt der obengenannten Ablenkung verschwenkt wird. Dadurch werden die in der X-Achse und Y-Achse liegenden Ventile proportional der Bewegung des Tasterendes 27 in Richtung der X- und Y-Achse verschoben.

Der Taster 14 ist in einem kugelförmigen Sitz an der Innenwand 29 der Hülse 30 gelagert. Die Hülse ist am unteren Ende erweitert, um ein Einsatzstück 31 aufzunehmen, das den Wulst 26 abstützt. Das Einsatzstück wird durch einen in die Hülse einschraubbaren Abschlußring 32 auf seinem Platz gehalten. Die Hülse 30 trägt an ihrem unteren Ende eine Ablenkvorrichtung 33, die aus einem Kragen 34 besteht, der an der Hülse 30 durch eine Stellschraube 35 festgehalten wird. Die Stellschraube greift in eine an der Außenfläche der Hülse angeordnete Ringnut 36 ein. Die Stellschraube verbindet den Kragen mit der Hülse, so daß eine Drehung des Kragens relativ zur Hülse nicht möglich ist.

Ein am Kragen angeordneter Finger 37 weist an seiner Außenseite einen Schlitz 38 sowie eine kleine Bohrung 39 auf, die im Innenteil des Fingers bei 40 zu einem größeren Durchmesser aufgebohrt ist. In der großen Bohrung 40 ist eine Schraubenfeder 41 angeordnet. In der kleinen Bohrung 39 liegt gleitbar ein Stift 42, der an seinem einen Ende eine Platte 43 trägt, welche durch die Schraubenfeder 41 in Anlage mit dem Ende 27 des Tasters gehalten wird. Der Stift 42 weist an seinem anderen Ende einen Griff 44 auf, mit dessen Hilfe der Stift längs verschoben oder gedreht werden kann. Der Stift 42 ist ferner mit einem Querstift 45 versehen, der in den Kragenschlitz 38 eindringen kann. Befindet sich der Querstift in der in F i g. 1 gezeichneten Lage, so kann die Platte 43 durch die Schraubenfeder gegen den Taster gedrückt werden. Wird jedoch der Stift 42 so weit herausgezogen, daß der Querstift 45 außerhalb des Schlitzes 38 ist, so läßt sich nach einer Drehung des Griffes 44 um 90° der Stift 42 durch den rechtwinklig vor dem Schlitz sitzenden Querstift derart feststellen, daß die Platte 43 außer Berührung mit dem Taster gehalten wird und sich die Ablenkvorrichtung somit in Ruhelage befindet.

Das Gehäuse des Kopierventils weist einen Hals 46 mit einer Öffnung 47 auf, die unten durch einen Hohlzylinder 48 abgeschlossen wird. Die Bohrung 49

des Hohlzylinders ist ein Teil der Lagerung der Hülse 30. Der Hohlzylinder 48 ist in die Öffnung 47 hineingeschraubt und weist eine Schulter 50 auf, die an der Stirnfläche des Halses 46 anliegt. In das obere Ende der Öffnung 47 ist ein Hohlzylinder 51 gepreßt. Das obere Ende des Zylinders 51 hat eine ringförmige Schulter 52. Die Bohrung des Zylinders 51 liegt koaxial zur Bohrung 49 für die Hülse 30. Beid^ Bohrungen haben den gleichen Durchmesser.

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Die Hülse 30 ist in der Bohrung 49 drehbar gelagert. Ein Sprengring 53 befindet sich in einer Nut 54 in der Außenfläche der Drehhülse 30 an einer Stelle zwischen den beiden Hohlzylindern 48 und 51. Ein Schneckenrad 55 ist auf der Hülse aufgekeilt und liegt am Sprengring 53 an. Eine aus Faserstoff bestehende Scheibe 57 umgibt die Hülse auf der vom Sprengring abliegenden Seite des Schneckenrades.

Wird auf die Hülse 30 ein nach oben gerichteter Druck ausgeübt, so preßt der Sprengring 53 das Schneckenrad 55 an die Scheibe 57 und drückt sie gegen den festsitzenden Zylinder 52. Die Scheibe 57 ermöglicht es, daß sich das Schneckenrad 55 trotz des Druckes gegen den Zylinder 51 drehen kann.

Das obere Ende der Hülse 30 ist mit einem Außengewinde 58 versehen, auf das ein Einstellring 59 und ein Sperring 60 aufgeschraubt werden kann. Durch Drehen des Einstellringes wird die genaue Höhenlage der Hülse 30 und des Schneckenrades 55 festgelegt und durch den Sperring 60 gesichert.

Aus später ersichtlichen Gründen soll sich der Taster zusammen mit der Hülse 30 um seine eigene Achse drehen. Zu diesem Zweck befindet sich ein Schlitz 61 in dem kugelförmigen Wulst 26. Der Schlitz liegt parallel zur Längsachse 13 des Tasters. Ein Stift 62 ist in der Hülse 30 gelagert und ragt in den Schlitz 61. Der Stift ist radial nach innen in Richtung zum Mittelpunkt des kugelförmigen Wulstes 26 gerichtet. Somit erhält man eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Taster und der Hülse 30. Der Taster kann in beliebiger Richtung abgelenkt, aber nicht um seine eigene Achse unabhängig von der Hülse 30 gedreht werden.

Eine an sich bekannte pneumatische Meßdüsen-Anordnung erfaßt die Größe der jeweiligen Tastspindelablenkung in bezug auf die Hülse 30, in Form einer Druckänderung. Diese wiederum beeinflußt den Drehantrieb des genannten Ringes, d. h. der Hülse 30, in der einen oder anderen Richtung. Hierzu ist der Fühler mit einer Druckluftquelle, z. B. einer Pumpe 62 a, verbunden, von der die Druckluft zum Druckregler 63 geliefert wird. Ein Dosierungsventil 64 erhält die Luft mit einem bestimmten Druck vom Druckregler und gibt sie an eine Leitung 67 ab, die bei 66 mit einem Auslaß versehen ist, der Luft in die Atmosphäre entweichen läßt. Der Auslaß ist für verschiedene Maschineneinstellungen einstellbar, behält aber für eine gewählte Maschineneinstellung einen konstanten Wert, unabhängig von der Änderung der Betriebszustände der Werkzeugmaschine während eines Arbeitsvorganges.

Die Leitung 67 ist bei 68 mit dem Kopierventilgehäuse 46 verbunden und führt zu einer Umfangsnut

69 im Außenumfang des Zylinders 51. Eine Bohrung

70 verbindet die Nut 69 mit einer Umfangsnut 71 an der Innenwand des Zylinders 51. Die Nut 71 ist mit einer Blasdüse 72 in der Hülse 30 verbunden. In der Blasdüse 72 befindet sich eine Bohrung 73, die sich zu einer Bohrung 74 verjüngt und die von der Umfangsnut 71 zum Tasterkanal 29 führt. Dort befindet sich in einer Düsenmündungsebene der Schrägfläche 75 die veränderliche Austrittsöffnung oder Mündung der Bohrung 74. Die Schrägfläche 75 bildet mit der Längsachse des Tasters einen Winkel Q, dessen Betrag an späterer Stelle erörtert wird. Das Gegenstück der Blasdüse besteht aus einem Block 76 mit einer Mündungsstirnseite 77, welche ebenfalls in einem Winkel Q zur Längsachse des Kopierstiftes angeordnet ist. Die Schrägfläche 75 und die Mündungsstirnseite 77 liegen bei einer Tasterlage gemäß F i g. 1 parallel. Der Zwischenraum zwischen der Schrägfläche 75 und der Mündungsstirnseite 77 wird durch das Kippen des Tasters und auch durch die Höhenlage des Blocks 76 auf dem Taster bestimmt. Unter veränderlicher Blasdüse soll in nachfolgendem Text die Bohrung 73, die Bohrung 74, die Schrägfläche 75 und die Mündungsstirnseite 77 verstanden werden.

ίο Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Einstellung des Zwischenraumes zwischen der Schrägfläche 75 und der Mündungsstirnseite 77. Eine zentrale Bohrung 78 im Taster nimmt in ihrem unteren Ende eine Druckfeder 79 auf. Der Taster weist ferner gemäß F i g. 4 einen Schlitz 80 auf. Eine Dichtung 81 befindet sich an jedem Außenende des Schlitzes, in den der Block 76 gleiten kann. Eine Platte 82 liegt an einer der Dichtungen 81 an und wird durch Schrauben 83 festgehalten. Der Block 76 ist im Schlitz auf und ab verschiebbar. Die Druckfeder 79 ist bestrebt, den Block nach oben zu verschieben. Dadurch wird der Abstand zwischen der Schrägfläche 75 und der Mündungsstirnseite 77 vergrößert. Eine Vertiefung 84 zur Lagerung des unteren Endes einer Stoßstange 85 befindet sich auf dem Block 76. Die Stoßstange 85 liegt auf dem Block 76 auf und wirkt dem Einfluß der Druckfeder 79 entgegen, die den Block nach oben verschieben will.

Die Lage des Blocks 76 auf dem Taster und infolgedessen die Größe des Abstandes zwischen der Schrägfläche 75 und der Mündungsstirnseite 77 werden durch die Einstellung der Stoßstange 85 festgelegt. Die Stoßstange 85 wird durch eine Einstellschraube 86 gesichert, welche in ein Steuerstück 87 geschraubt wird. Die Einstellschraube 86 hat an ihrem oberen Ende einen Schlitz 88, mit dessen Hilfe die Schraube mit einem Schraubenzieher verstellt werden kann. Eine Sperrmutter 89 hält die Einstellschraube in ihrer eingestellten Lage.

Die Einstelleinrichtung ist ein Teil einer Steuereinrichtung zur Einstellung der maximalen Geschwindigkeit der Querverschiebung des Werkzeugs. Je größer die Ablenkung des Tasters ist, desto größer ist die Öffnung der Ventile und desto schneller wird das Werkzeug angetrieben. Die Einrichtung, welche die Ablenkung des Tasters begrenzt, wird also auch zur Begrenzung der Geschwindigkeit des Werkzeugs dienen. Hierfür ist ein Stöpsel 90 in einer Fassung 91 am oberen Ende des Kopierventilgehäuses 46 eingeschraubt. Der Stöpsel hat eine mit Gewinde versehene Bohrung 92 zur Aufnahme eines Steuerstückes 87. Eine Schulter 93 an der Einstellhülse 87 dient zum Halten einer Schraubenfeder 94, die am Stöpsel 90 anliegt, um ein Gewindespiel im Steuerstück zu verhindern. Wie oben dargelegt, geht die Einstellschraube 86 durch die Mitte des Steuerstücks 87 hindurch. Der untere Teil des Steuerstücks weist eine nach innen gerichtete Konusfläche 95 mit einem Konusöffnungswinkel von vorzugsweise 60° auf. Am unteren Ende des Stöpsels 90 ist ein Halter 96 mit einem nach innen gerichteten Flansch 97 angeschraubt.

Zwischen dem Stöpsel 90 und dem Flansch 97 befindet sich ein seitlich verschiebbarer Ring 98, dessen Flansch 99 zwischen dem Flansch 97 und der Unterkante des Stöpsels 90 liegt. Der Ring hat einen nach oben gerichteten konischen Mittelteil 100, dessen Konusöffnungswinkel dem Öffnungswinkel der Konusfläche 95 entspricht. Der Innenquerschnitt 101

des Ringes 98 liegt koaxial zur konischen Fläche 100 und dient zur Lagerung eines dritten kugelförmigen Wulstes 102 am oberen Ende des Tasters. Der kugelförmige Wulst 102 sitzt dicht in der Öffnung 101, so daß eine Seitwärtsverschiebung des dritten kugelförmigen Wulstes 102 in beliebiger Richtung eine entsprechende Verschiebung des Ringes 98 zur Folge hat. Die zulässige Seitwärtsverschiebung des Ringes ist jedoch durch den seitlichen Abstand zwischen den konischen Oberflächen 95 und 100 begrenzt. Dieser Abstand kann eingestellt werden, indem das Steuerstück 87 nach oben oder nach unten im Stöpsel 90 durch Drehen verschoben wird.

Die Leitung 67 und damit der Fühler sind durch die Leitung 103 mit der umsteuerbaren Einrichtung zum Drehen der Hülse 30 verbunden. Die Leitung 103 ist von der Leitung 67 an einer Stelle zwischen dem Auslaß 66 und der Blasdüse 72 abgezweigt, so daß der Druck in dieser Leitung von den Verhältnissen am Fühler abhängt. Die umsteuerbare Vorrichtung 104, die in Abhängigkeit vom Druck in der Leitung 103 betätigt wird, besteht aus einer Schnecke 105 mit Schneckenrad 55. Die Schnecke wird über eine biegsame Welle 106 von einem Motor 107, z. B. einem hydraulischen Motor, in einer der beiden Drehrichtungen angetrieben.

Die umsteuerbare Einrichtung wird durch die Steuereinrichtung 108 gesteuert, die ein Wählerventil 109 aufweist, dessen Einstellung von dem Druck in der Leitung 103 abhängig ist. Das Wählerventil hat eine Kammer 110, die durch die Bohrung 111 mit der Außenluft in Verbindung steht. In der Kammer ist ein Balg 112 angeordnet, dessen Innenraum mit der Leitung 103 verbunden ist. Nimmt der Druck in der Leitung 103 zu, dehnt sich der Balg aus; nimmt der Druck ab, so zieht sich der Balg zusammen. Um das für den Fühler benötigte Gasvolumen so klein wie möglich zu halten, ist im Balg ein Stöpsel 113 angeordnet, der das wirksame Volumen des Balgs vermindert. Die zur Kraftübertragung auf das Ventil 109 wirksame Balgfläche bleibt dabei unverändert.

Der Balg ist mit einem in einer Hülse 115 gleitenden Schaft 114 verbunden. Die Hülse 115 wird über eine Leitung 117 aus einer Druckquelle 116 mit Druckflüssigkeit versorgt. Die Hülse weist zu beiden Seiten der Leitung 117 Ausgangsleitungen 118 und 119 auf, die zur Abführung der Druckflüssigkeit mit einem Aufnahmebehälter 120 verbunden sind.

Die beiden Speiseanschlüsse 121 und 122 für den Motor liegen jeweils zwichen einer der genannten Ausgangsleitungen 118 und 119 und der Leitung 117. Der Motorspeiseanschluß 121 ist mit einer ersten Bohrung des Ventils 123 über die Verbindungsleitung 124 verbunden, der Motorspeiseanschluß 122 mit einer zweiten Bohrung des Ventils über die Leitung 125. Die Leitungen 126 und 127 führen vom Ventil zum hydraulischen Motor 107.

Der Schaft des Wählerventils ist in der Hülse 115 gleitbar dichtend angeordnet und ist mit drei Ringnuten 128,129 und 130 versehen. Die mittlere Ringnut 129 ist mit der Druckspeiseleitung 117 verbunden, während die beiden anderen Ringnuten 128 bzw. 130 abhängig von der Lage des Ventilschaftes mit den Auspuffleitungen 118 bzw. 119 verbunden sind. Ein Stößel 131 erstreckt sich vom Ventilschaft 114 durch das Ventilgehäuse nach oben. Eine Ausgleichsfeder 132 ist zwischen dem oberen Ende des Ventilschaftes und dem Ventilgehäuse angeordnet, um den Kräften entgegenzuwirken, welche durch den Balg hervorgerufen werden. Eine weitere Feder 133 befindet sich zwischen dem Stößelkopf 134 und Ventilgehäuse außerhalb des Ventilgehäuses und dient zum Ausgleich des Gewichts des Ventilschafts.

Eine pneumatische Meßdüsenanordnung, die nicht wie die in F i g. 1 dargestellte einstellbar ist, kann ebenfalls benutzt werden. Eine derartige Anordnung reagiert im Betrieb nicht so empfindlich, genügt aber für viele Zwecke. Eine solche Ausführung ist in der F i g. 2 dargestellt, wobei der Taster 157 mit seiner Außenoberfläche unmittelbar der Bohrung 158 gegenüberliegt. Der Taster und die Bohrung bilden eine veränderliche Mcßcliisc, die mit der Signnllcitunj; 67 verbunden werden kann.

An Stelle der mechanischen Ablenkvorrichtung 33 kann eine hydraulisch wirkende Vorrichtung verwendet werden, z. B. in Form eines Kolbens 160(Fi g. 1), der in einem Zylinder in der Wand der Hülse 30 verschiebbar ist. Der Zylinder ist über eine Leitung 162 mit einem Ventil 163 und einer Druckmittelquelle 164 verbunden.

. Anschließend wird die Arbeitsweise einer Steuerung gemäß Fig. 1 erläutert. Gewöhnlich sind das Kopierventil und das Schneidwerkzeug so angeordnet, daß sie sich miteinander bewegen. Die Schablone und das Werkstück sind auf einer gemeinsamen Unterlage befestigt und gemeinsam verschiebbar. Ist das Werkzeug genau eingestellt, so wird eine Verschiebung zwischen der Schablone und dem Kopierventil zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück nachgeformt. Die Tasterspitze muß in Richtung zur Schablone und längs zu ihr verschiebbar sein, um die beiden Steuerventile im Kopierventil zu steuern und Bewegungen hervorzurufen, die das Kopierventil und das Werkzeug gegenüber der Schablone und dem Werkstück verschieben. Durch die Gegenwirkung der Schablone wird erreicht, daß die Steuerventile eine neutrale Stellung einnehmen, wenn das Kopierventil und infolgedessen das Werkzeug in der richtigen Lage angeordnet sind. Hierauf muß die Tasterspitze von Hand verschoben werden, um die gewünschten Relativbewegungen zu erhalten.

Für eine sinngemäße Steuerung ist die Tasterspitze gegen die Schablone zu verschieben. Trifft die Tasterspitze erstmalig auf die Schablone, wird der Taster bei einem weiteren Verschieben gegen die Schablone auf Grund seiner gelenkigen Lagerung in geringem Ausmaß abgelenkt. Dieses weitere Verschieben des Kopierventils bzw. Tasters gegen die Schablone verringert den ursprünglichen Ablenkbereich bis zu dem Punkt, in dem die Schablone den Taster in eine neutrale Lage bringt. Nur in der beschriebenen Art und Weise und nur in dem beschriebenen Ausmaß wird sich das Kopierventil der Schablone an der Berührungsstelle nähern, da eine weitere Verschiebung die Verstellung der Tasterspitze weg von der Schablone zur Folge hätte, wobei sich das Kopierventil und das Schneidwerkzeug von der Schablone bzw. dem Werkstück entfernen würden. Es entsteht eine Nullage bei der richtigen Einstellung des Schneidwerkzeugs und des Werkstücks, Die Tiefe eines Schnitts senkrecht zur Oberfläche der Schablone an einer beliebigen Stelle ist abhängig von der Rückstellung des Tasters in eine Ebene tangential zur Berührungsstelle.

Auch wenn sich der Taster in einer solchen Lage befindet, kann er noch so abgelenkt werden, daß eine seitliche Verschiebung längs der Schablone eintritt.

Die Ablenkung hat zur Folge, daß das Kopierventil die Kante der Schablone nachformt.

Die Aufgabe des Kopierventils ist es, die Tasterspitze auf der Oberfläche der Schablone zu halten und sie gleichzeitig längs der Kante der Schablone zu verschieben, um so den Schablonenumriß nachzuformen. Um dies zu erreichen, wird eine Kraft auf die Tasterspitze ausgeübt, die in der Normalen auf dem Schablonenumriß liegt. Dadurch entsteht eine Kraftkomponente senkrecht zur Schablone für das Andrücken der Tasterspitze und ferner eine Kraftkomponente, die den Taster längs der Oberfläche der Schablone zu verstellen sucht. Der Taster wird somit längs der Schablone nachformen und mit ihr in Berührung bleiben.

Das Kopierventil wird automatisch längs einer Schablone nachformen, solange die Tasterspitze so abgelenkt wird, daß eine Kraftkomponente die Tasterspitze in einer Normalen gegen den Berührungspunkt mit der Schablone drückt und eine Kraftkomponente senkrecht zur Normalen im Berührungspunkt die Tasterspitze zu verschieben sucht. Die Nachformbewegung wird also so lange fortgesetzt, als das Ablenkorgan, d. h. der Stift 42 oder der Kolben 160 ihre Kraft in einem entsprechenden Winkel ausüben. Es wurde festgestellt, daß ein Winkel von 45° zwischen der Ablenkvorrichtung 37 und der genannten Normalen im Berührungspunkt sehr vorteilhaft ist, wenn auch kleinere oder größere Winkel in Anwendung kommen können.

Die Einstellung des Werkzeugs der Fig. 1 geht folgendermaßen vor sich: Es wird das Steuerstück 87 nach unten geschraubt, bis es am Ring 98 anliegt. Dadurch wird der Taster zentriert. Die Sperrmutter 89 wird dann gelockert und die Einstellschraube 86 nach unten gegen die Stange 85 geschraubt. Während nun die Leitung 67 unter Druck steht, wird der Motor 107 weder in der einen noch in der anderen Richtung betätigt. Dadurch stellt sich die veränderliche Blasdüse 72 in ihre Nullage ein. Während nun die Einstellschraube 86 gegen Drehung festgehalten wird, wird das Steuerstück 87 zurückgeschraubt, bis ein gewisser Abstand zwischen ihm und dem Ring 98 vorhanden ist. Dieser Abstand wird so gewählt, daß hierbei gerade die maximal gewünschte Ablenkung des Tasters ermöglicht wird. Die Einstellung kann durch ein Ablenkanzeigegerät überprüft werden. Anschließend wird die Sperrmutter 89 angezogen, und sowohl die veränderliche Blasdüse als auch das Steuerstück sind in ihrer Arbeitslage eingestellt.

Damit das Kopierventil den Umriß der Schablone T nachformen kann, liegt der Stift 42 am Taster 14 an, um ihn dabei gegen die Schablone zu verschieben. Erfolgt die Ablenkung zunächst nicht im erforderlichen Richtungssinn, so wird der Taster von Hand abgelenkt und die Ablenkvorrichtung tritt anschließend in Tätigkeit. Gemäß F i g. 3 schließen die veränderliche Blasdüse und das Ablenkorgan miteinander einen Winkel ein, der vorzugsweise 45° beträgt. Berührt der Taster die Schablone T, so versucht sie, den Taster in eine neutrale Lage zurückzustellen. Die Ablenkvorrichtung, die unter einem Winkel von 45° zur Normalen am Berührungspunkt mit der Schablone angeordnet ist, versucht jedoch, den Taster längs der Schablone zu verschieben und ihn mit ihr gleichzeitig in Berührung zu halten.

Für einen Augenblick sei angenommen, daß die Schablone von dem Taster absteht. Der Stift 42 oder der Kolben 160, wenn dieser als Ablenkorgan benutzt wird, wird dann den Taster derart ablenken, daß sich die Mündungsstirnseite 77 gegen die Schrägfläche 75 bewegt. Hierdurch wird der Austrittswiderstand für die Luft erhöht und der Druck in der Signalleitung 67 steigt an. Damit steigt der Druck im Blasebalg 112 und der Ventilschaft 114 wird nach oben verschoben. Dabei wird die Druckleitung 117 mit der Motorspeiseleitung 124 verbunden. Der hydraulische Motor 107

ίο dreht das Schneckenrad 105, wodurch die Hülse 30 und damit das Ablenkorgan 33 gedreht werden. Die Drehung erfolgt gemäß den F i g. 3 und 4 im Uhrzeigersinn. In der F i g. 6 ist gezeigt, weshalb die Drehung im Uhrzeigersinn erfolgt. Der Punkt 200 ist der Berührungspunkt zwischen dem Taster 14 und dem Umriß der Schablone an einer Stelle, an der der Schablonenumriß von der Horizontalen weggerichtet ist. Die Linie 202 ist eine Linie senkrecht zur Normalen 201, d. h., die Linie 202 ist im Punkt 200 eine Tangente an den Schablonenumriß. Die Linie 201 ist die Normale zur Schablone im Punkt 200. Damit der Taster in Berührung mit dem Umriß der Schablone bleibt und außerdem noch den Umriß nachformt, wird die Ablenkkraft entlang einer Linie 203 ausgeübt. Dadurch erhält man eine senkrechte Komponente 204 und eine tangentiale Komponente 205. Die senkrechte Komponente hält die Berührung des Tasters 14 mit dem Schablonenumriß aufrecht. Die tangentiale Komponente verschiebt ihn so, daß er den Umriß nachformt. Ist einmal die Ablenkvorrichtung für irgendeine beliebige Krümmung des Schablonenumrisses eingestellt, so gibt es keine weitere Änderung der Lage des Ablenkvorgangs, bis sich diese Krümmung ändert.

Eine Krümmungsänderung entgegen der beschriebenen Richtung ist auf der linken Seite der F i g. 5 gezeigt. Die Schablone drückt hier den Taster gegen die Ablenkvorrichtung und kippt ihn so um seinen Drehpunkt, daß sich der Abstand zwischen der Schrägfläche 75 und der Auslaßstirnseite 77 vergrößert. Der Druck in der Signalleitung 67 nimmt ab und der Balg 112 wird zusammengedrückt. Schließlich entsteht ein Druck in der Motorspeiseleitung 125. Dadurch wird der Motor 107 in nunmehr umgekehrter Richtung, also in F i g. 3 entgegen dem Uhrzeigersinn, gedreht, so daß durch die Korrektur des Eingriffswinkels der Ablenkkraft die beiden Kraftkomponenten in der Normalen und senkrecht zur Normalen im Berührungspunkt zwischen Taster und Schablone aufrechterhalten werden.

Die Tasterlage rechts in der Fig. 5, wo die Einbuchtung der Schablone beginnt, erfordert für die Aufrechterhaltung der senkrechten 201 und tangentialen 205 Komponente eine Drehung der Hülse im

Uhrzeigersinn. Gemäß dem Zustand links in der Fig. 6 erfordert die Aufrechterhaltung der senkrechten 212 und tangentialen 210 Komponente eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn.

Die Bewegungsrichtung des Nachformvorganges kann nach Wunsch umgekehrt werden, wenn das Ventil 123 gedreht wird, wodurch die Motorspeiseleitungen 124 und 125 vertauscht werden und die Vorrichtung in entgegengesetzter Richtung kopiert.

Die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung zur Einstellung der veränderlichen Blasdüse dient zum Ausgleich der Abweichung von der Parallelität, die infolge des Kippens des Tasters entsteht. Kippt der Taster, so gestattet die Stange 85 eine geringfügige Verschiebung

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des Blockes 76 nach oben, so daß der veränderliche Abstand am Auslaß im Vergleich zu den Verhältnissen bei fehlender Ausgleichsvorrichtung etwas vergrößert wird. Es hat sich gezeigt, daß bei Anwendung einer derartigen Ausgleichsvorrichtung die Druckschwankung in der Leitung 67 die Tasterabweichung genauer aufzeigt, als es ohne die Ausgleichsvorrichtung der Fall wäre.

Der Winkel zwischen der Mündungsstirnseite 77 und der Achse 13 des Tasters beträgt vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, etwa 15°. Dieser Winkel hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn der Konus 95 einen öffnungswinkel von etwa 60° aufweist.

Bei gewissen Arbeiten ist die verhältnismäßig komplizierte Blasdüse gemäß Fi g. 1 nicht erforderlich. In einem solchen Fall liefert die Veränderung des Raums zwischen dem Taster 157 und der Bohrung 158 gemäß F i g. 2 eine ausreichend genaue Steuerung.

Falls gewünscht, kann die selbsttätige Ablenkung durch eine Einstellung von Hand ersetzt werden. Ins- so besondere kann in der Vorrichtung der F i g. 1 das Ventil 163 ausgeschaltet werden. Der Stift 42 kann zurückgezogen und so gedreht werden, daß diese Steuerung unwirksam ist. Normalerweise wird für einen beliebigen Nachformvorgang eines der in der F i g. 1 gezeigten Ablenkorgane benutzt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Steuerung für Nachformfräsmaschinen zum Umrißfräsen mit einem allseitig auslenkbaren Taster, dessen radiale Vorauslenkebene durch einen um den Taster zur Nachführung entsprechend dem Verlauf der Leitkurve drehbaren, in Abhängigkeit von der Tasterauslenkung selbsttätig verstellbaren Ring bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring als eine um die Tasterachse drehbare Hülse (30) ausgebildet ist, in der eine gegen eine Fläche am Umfang der Tastspindel wirkende Blasdüse (72) durch von den Auslenkungen der Tastspindel herrührenden Druckanstieg oder -abfall an ihrer Mündung die Drehung der Hülse in der einen oder anderen Richtung bewirkt.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenmündungsebene die Achse der Tastspindel schneidet und die dieser Neigung parallel an der Tastspindel angeordnete Fläche (75) an dieser axial verschiebbar ist, wodurch die Spaltweite einstellbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 720 391, 702 468.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 649/8S 9.67 © Bundesdruckerei Berlin