DE1477262C - Ausgleichsgetriebe zur Steuerung des hydraulischen Längsvorschubes einer Kopier-Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ausgleichsgetriebe zur Steuerung des hydraulischen Längsvorschubes einer Kopier-Werkzeugmaschine, insbesondere einer Drehmaschine, bestehend aus einem Doppelritzel, welches mit einer in Richtung des Längsvorschubes am Maschinenbett angeordneten angetriebenen Leitspindel und einer in Richtung des Quervorschubes am Querschlitten angeordneten, mit Zähnen versehenen Stange kämmt, wodurch dem Längsvorschub des Querschlittens eine durch dessen Querbewegung verursachte entgegengesetzt gerichtete Längsbewegung überlagert wird.

Durch die USA.-Patentschrift 687 699 und die französische Patentschrift 1 223 556 sind bereits derartige Ausgleichsgetriebe bekannt, bei welchen das Doppelritzel die Verbindung zwischen Längs- und Quervorschub direkt herstellt. Dieser Umstand hat jedoch zur Folge, daß die aus den Schnitt und Vorschubdrücken herrührenden Kräfte über das Ausgleichsgetriebe abgeleitet werden, was hinsichtlich der Lebensdauer und der Genauigkeit der Vorrichtung außerordentlich nachteilig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ausgleichsgetriebe zu schaffen, welches von den aus den Schnitt- und Vorschubdrücken herrührenden Kräften entlastet ist.

Zur Losung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird vorgeschlagen, das Ausgleichsgetriebe der eingangs erwähnten Bauart in der Weise auszugestalten, daß das Doppelritzel auf das Steuerventil einer Servosteuerung für den hydraulischen Längsvorschub einwirkt, also die Verbindung zwischen Quer- und Längsvorschub nur mittelbar herstellt.

Dabei ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß die mit Zähnen versehene Stange als eine in Achsrichtung verschiebbare, auf das Steuerventil einwirkende Zahnstange ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäße Lehre kann aber ebensogut in der Weise verwirklicht werden, daß die mit Zähnen versehene Stange als drehbare, aber axial nicht verschiebbare Gewindespindel ausgebildet und die Leitspindel längsverschiebbar ist und auf das Steuerventil einwirkt.

Weiterhin ist es vorteilhaft, zwischen den beiden Zahnrädern des Doppelritzels eine Trennkupplung anzuordnen, um diese im Bedarfsfalle schnell und einfach trennen zu können.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebes sind in den F i g. 1 bis 3 der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine mit dem erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebe ausgestattete Kopier-Drehmaschine im Grundriß,

F i g. 2 einen teilweisen Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 1 und

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebes im Querschnitt.

Die Kopier-Drehmaschine, welche schematisch in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt ein Bett, welches insgesamt als 1 bezeichnet ist und welches den auf Führungsbahnen laufenden Bettschlitten 6 trägt.

Der das Werkzeug tragende Querschlitten 11 läuft auf einer Führungsbahn 12 des Bettschlittens 6, welche im vorliegenden Beispiel senkrecht zur Leitspindel 29 der Drehmaschine verläuft.

Der Längsvorschub des Bettschlittens 6 auf dem Bett 1 und der Quervorschub des Querschlittens Il auf dem Bettschlitten 6 erfolgen durch hydraulische Differentialdruckkolben. Der Zylinder 24 des Druckkolbens 21 für den Längsvorschub ist mit dem Maschinenbett fest verbunden, wogegen die Kolbenstange 25 des Stempels mit dem Bettschlitten 6 fest verbunden ist.

Der Druckkolben 21 wird von einem Steuerventil 28 herkömmlichen Typs gesteuert, wie es in Fig. 1 ίο beispielsweise dargestellt ist. Der Stellkolben dieses Ventils dient somit zur Steuerung des Längsvorschubes.

Die Verbindung zwischen den Bewegungen des Längs- und Quervorschubes erfolgt durch das mit seiner Welle 136 im Bettschlitten 6 vertikal gelagerte Doppelritzel, dessen eines Zahnrad 81 mit der Leitspindel 29 und dessen anderes Zahnrad 83 mit der im Querschlitten 11 gelagerten Zahnstange 131 kämmt. Die Zahnstange 131 ist parallel zur Bewegungsbahn des Querschlittens 11 verschieblich und wird unter der Wirkung der Schraubenfeder 132 gegen den Stellkolben des Steuerventils 28 gedrückt. Der Querschlitten 11 trägt einen nicht dargestellten Werkzeughalter mit dem Werkzeug, welches am Werkstück das Profil der Schablone 103 durch Kopieren nachformen soll.

Das nicht näher dargestellte Steuerventil der Tastvorrichtung, welches den hydraulischen Quervorschub steuert, arbeitet mit Drosselsteuerung und doppelter Drosselung und steht dauernd unter der Wirkung einer Feder, welche das Bestreben hat, es in die Lage zu bringen, welche einen Vorschub des Querschlittens im Sinne eines Einstechens des Werkzeuges in das Werkstück auslöst, wobei die Reaktion der Schablone auf den Fühler im Gegensinne wirkt.

Die Versorgungsanlage für die beiden hydraulischen Druckkolben umfaßt einen Behälter 114 für Hydrauliköl, eine Pumpe 115, welche das Öl aus dem Behälter ansaugt und es in die Leitungen fördert, und zwar zum Steuerventil 28 des Druckkolbens 21 für den Längsvorschub und zum Steuerventil der Tastvorrichtung zur Steuerung des Quervorschubs.

Das Ventil 28 ist über zwei Leitungen 118, 119 mit dem Druckkolben 21 für den Längsvorschub verbunden, wogegen das Steuerventil der Tastvorrichtung über zwei weitere Leitungen mit dem entsprechenden Druckzylinder für den Quervorschub verbunden ist. In der Förderleitung 121 der Pumpe 115 befindet* sich ein Überdruckventil 126.

Die Arbeitsweise der Drehmaschine ist wie folgt: Die Leitspindel 29 der Drehmaschine und das Werkstück werden mit geeigneter Drehzahl angetrieben.

Die Pumpe 115 fördert das Öl unter Druck zum Steuerventil 28 und zum Steuerventil für die Tastvorrichtung. Wenn der Fühler 102 momentan mit einem geradlinigen Teil der Schablone 103 in Berührung ist, welche sich parallel zur Achse der Führungsbahnen des Bettschlittens 6 erstreckt, so bleibt das Steuerventil der Tastvorrichtung in seiner Gleichgewichtslage, und der Kolben des Druckzylinders für den Quervorschub bewegt sich nicht gegenüber dem Bettschlitten 6, so daß der Querschlitten 11 gegenüber dem Bettschlitten bewegungslos bleibt. Gleichzeitig bleibt aber auch die Zahnstange 131 und damit das Steuerventil 28 in axialer Richtung bewegungslos, da die Drehzahl der Leitspindel 29 so auf den Längsvorschub des Bettschlittens 6 abgestimmt ist, daß sich

das Zahnrad 81 bzw. das mil diesem über die Welle !36 verbundene und mit der Zahnslange 131 kämmende Zahnrad 83 nicht verdreht. Gleitet der Taster .102 der Kopiervorrichtung jedoch an einem zur Richtung des Längsvorschubs geneigten Bereich der Kopierschablone 103 entlang, so wird dadurch das den Quervorschub steuernde Ventil geöffnet und der den Quervorschub bewirkende Kolben mit Drucköl beaufschlagt. Infolge der Querbewegung des Querschlittens wird jedoch auch die Zahnstange Ϊ31 und damit auch das Steuerventil 28 unter der Wirkung des Doppelritzels 81, 83 verschoben, wodurch die Rückseite des Kolbens 21 über die Leitung 119 mit Drucköl beaufschlagt und damit der Längsvorschub des Bettschlittens 6 verringert wird, so daß der Absolutvorschub des Werkzeugs in etwa konstant bleibt.

Infolge der Verlangsamung des Längsvorschubs wird zugleich das Zahnrad 81 des Doppelritzels durch die Leitspindel 29 in der Weise verdreht, daß die Zahnstange 131 vom Zahnrad 83 des Koppelritzels entgegen dem Quervorschub bewegt wird, so daß sich eine an sich bekannte Folgesteuerung ergibt.

Sobald der Taster 102 der Kopiervorrichtung wieder an einem zum Längsvorschub parallelen Bereich der Schablone 103 entlanggleitet, hört die Bewegung des Querschlittens auf, und der Steuerschieber des Ventils 28 kehrt unter der Wirkung des Doppelritzels bzw. der mit diesem kämmenden Zahnstange 131 in seine Ausgangslage zurück und die Vorderseite des Kolbens 21 wird über die Leitung 180 wieder voll mit Drucköl beaufschlagt, wodurch sich wieder die volle Vorschubgeschwindigkeit einstellt.

In F i g. 3 ist ein Teil der Bauteile der zuvor beschriebenen Kopier-Drehmaschine erneut dargestellt, wobei die gleichen Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. So wird der Bettschlitten 6 für den Längsvorschub gegenüber dem Bett 1 der Maschine durch die Wirkung eines Stellmotors angetrieben, welcher eine Leitspindel 29 umfaßt, die die Rolle der mit einem Zahnrad 81 kämmenden Zahnstange spielt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebes ist die Leitspindel 29 im Drehmaschinenbett axial verschieblich, so daß sie unter der Wirkung der Schraubenfeder 75 gegen den mit dieser fluchtenden Stellkolben des Steuerventils 28 gedruckt wird.

Die Leitspindel 29 kämmt mit dem Zahnrad 81 das Doppelritzel, welches über die im Bettschlitten 6 gelagerte Welle 82, 87 mit dem Zahnrad 83 verbunden ist, das seinerseits mit einer Gewindespindel 84 kämmt, die in einem mit dem Querschlitten 11 fest verbundenen Träger 85 drehbar, aber in axialer Richtung unverschiebbar gelagert ist.

Vermittels eines nicht näher dargestellten Handrades kann die Gewindespindel 84 verdreht und der Bettschlitten 6 von Hand positioniert werden, falls dies erforderlich sein sollte.

Der Querschlitten 11 führt den Vorschub unter der Wirkung eines nicht dargestellten Stellmotors entsprechend den von einem die Schablone abfahrenden Fühler abgegebenen Impulsen aus.

Das Zahnrad 81 sitzt drehfest auf der Welle 82, welche mit der dazu fluchtenden Welle 87, auf der das andere Zahnrad 83 gelagert ist, über eine Klauenkupplung 94 verbunden werden kann, die durch eine elektromagnetische Vorrichtung 92 in Abhängigkeit von einem elektrischen Schalter 90 gesteuert wird.

Der nachfolgend näher beschriebene Kupplungsmechanismus ist an sich durch die französische Patentschrift 1 044 591 vorbekannl.

Das Zahnrad 83 ist frei drehbar auf seiner Welle 87 gelagert und mit dieser über eine Ruschkupplung verbunden, welche aus einer Scheibe 151 eines geeigneten Werkstoffes mit hohem Reibungswert besteht, die zwischen einer mit der Welle 87 verstifteten Muffe und einer Stirnseite des Zahnrades 83 durch die Wirkung einer Feder 152 eingeklemmt wird. Die Kraft der Feder 152 und die Kennwerte der vorgenannten Rutschkupplung sind so gewählt, daß das von dieser Rutschkupplung übertragene Drehmoment ausreicht, um die Rückholfeder 75 der Leitspindel 29 des Stellmotors für den Längsvorschub des Bettschlittens 6 zusammenzudrücken.

Weiterhin kann die Welle 87 gegenüber dem Bettschlitten 6 vermittels einer Bremse 153,155,154 festgelegt werden, welche ein höheres Drehmoment ausüben kann als die Rutschkupplung 151.

Im Ausführungsbeispiel ist diese Bremse elektromagnetisch und weist eine drehfest auf der genannten Welle 87 sitzende Scheibe 153 auf, die mit einem festen, auf dem Bettschlitten 6 angebrachten Anker 155 zusammenarbeitet und von einer elektrischen Wicklung 154 angezogen wird, wenn diese vcn einer geeigneten Stromquelle aus versorgt wird, wobei zwei Schalter 156 und 144 parallel geschaltet in der Leitung vorgesehen sind. Der Schalter 156 wird von Hand bedient, wohingegen der Schalter 144 zur automatischen Steuerung dient und in Abhängigkeit vom Richtungssinne des Werkzeugschlittens 11 gegenüber dem Bettschlitten 6 geschaltet wird, wie dies im einzelnen nachstehend erläutert wird.

Der Schalter 144 ist auf einem mit dem Bettschlitten 6 fest verbundenen Träger 142 angeordnet. Auf dem Träger 142 befindet sich auch die Kufe 140, die durch die eine Feder elastisch an den Querschlitten 11 angedrückt wird und welche so gelagert ist, daß sie sich über einen sehr kurzen Weg frei verschieben kann, und zwar in der einen oder in der anderen Bewegungsrichtung des Querschlittens 11. Der Hub der Kufe 140 ist in beiden Richtungen durch zwei Vorsprünge begrenzt, welche an der genannten Kufe 140 vorgesehen sind und mit entsprechenden Außenseiten des Trägers 142 zusammenwirken.

Die Verbindung zwischen der Kufe 140 und dem Betätigungsstift des Mikroschalters 144 erfolgt durch einen Winkelhebel, der sich um eine im Träger 142 sitzende Achse verschwenkt.

Diese Vorrichtungen arbeiten wie folgt: Es wird angenommen, daß die Drehmaschine beispielsweise die Bearbeitung eines Werkstückes an einer Stelle mit einem ansteigenden Kegelstumpf vornimmt, d. h. an einer Stelle, an der der Durchmesser des Werkstückes in bezug auf den Längsvorschub zunimmt. Bei dieser Bewegung des Querschlittens 11 legt sich die Kufe 140 in der Weise mit ihrem Vorsprung an den Träger 142 an, daß die Druckstange des Mikroschalters 144 niedergedrückt und damit der Erregungskreis 154 der Bremse 153 der Welle 87 unterbrochen wird. Die Welle 87 und folglich die damit über die Klauenkupplung 94 verbundene Welle 82 können also frei umlaufen. In dem Maße, wie der Querschlitten 11 zurückfährt, verdreht also die in diesem letzteren gelagerte Gewindespindel 84 das Zahnrad 83 und nimmt über die Rutschkupplung 151 das Zahnrad 81 mit, welches die Verbindung des Bett-

Schlittens 9 mit der Leitspindel 29 der Steuervorrichtung für den Längsvorschub herstellt. Man erhält so eine Kopierbearbeitung mit einer Längsvorschubgeschwindigkeit, welche der ursprünglichen, vermindert um den Wert der Quervorschubgeschwindigkeit, entspricht.

Falls nun der Fühler auf einen fallenden Profilabschnitt der Schablone auffährt, so beginnt der Querschlitten 11 sofort eine Vorschubbewegung in der Gegenrichtung und nimmt die Kufe 140 so mit, daß der andere Vorsprung der genannten Kufe am Träger 142 anliegt. Diese geringfügige Bewegung des Querschlittens genügt, um den Betätigungsdrücker des Mikroschalters 144 wieder freizugeben bzw. nach oben kommen zu lassen, um dadurch das Schließen des Mikroschalters herbeizuführen. Die elektromagnetische Bremse 153 der Welle 87 wird somit erregt, und diese Welle sowie die Welle 82 werden gegenüber dem Bettschlitten 6 festgehalten. Von diesem Augenblick ab erfolgt die Längsbewegung des Bettschlittens 6 entsprechend der vom Fühler kommenden Regelimpulse ohne Mitwirkung des von dem mit der Gewindespindel und der Leitspindel 29 kämmenden Doppelritzel gebildeten Korrektursystems, da eine solche Korrektur dem gewünschten Ergebnis entgegenwirken würde. Während der Bearbeitung des fallenden Profilabschnittes am Werkstück dreht also der Querschlitten 11 des Zahnrades 83 unter Überwindung des Drehmoments der Rutschkupplung 151 durch, über welche dieses Zahnrad mit der Welle 87 gekuppelt ist.

Falls sich das Profil zylindrisch fortsetzt, so ist der Quervorschub gleich Null, und die Kufe 140 verbleibt in der bisherigen Stellung, so daß der Schalter 144 auch seine Stellung beibehält, was durchaus zufriedenstellend ist, weil keine Notwendigkeit für eine Korrektur der Längsvorschubgeschwindigkeit gegeben ist. Falls sich das Korrektursystem auf Grund einer geringfügigen Verschiebung der Kufe 140 wieder einschaltet, so daß der Schalter 144 geöffnet wird, so tritt keinerlei Beeinträchtigung ein. Da die Quervorschubgeschwindigkeit gleich Null ist, bleibt das durch das Doppekitzel gebildete Korrektursystem ohne Wirkung.

Sobald dagegen das Profil erneut einen ansteigenden Charakter hat, tritt das Korrektursystem erneut in Tätigkeit, wie weiter oben bereits ausgeführt.

Wenn man den Schalter 156 von Hand einlegt, so wirkt sich die Bewegung des Querschlittens II nicht mehr auf die Längsbewegung des Bettschliltens 6 aus, da erneut das Zahnrad 81 gegenüber dem Bettschlitten 6 festgelegt wird und jede Korrektur der Längs-Vorschubgeschwindigkeit unterbunden ist. Diese Möglichkeit wird für Schnellbewegungen des Querschlittens herangezogen, und zwar in der einen oder anderen Richtung, wie im einzelnen oben bereits ausgeführt.

ίο Beim Schließen des Schalters 90 wird der Magnet erregt und gibt die Klauenkupplung 94 frei, so daß die Welle 82 und das Zahnrad 81 völlig frei sind und der Bettschlitten zurückläuft. Durch Schließen des Schalters 77 kann ein Schnellvorlauf des Bett-Schlittens bewirkt werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ausgleichsgetriebe zur Steuerung deshydraulischen Längsvorschubes einer Kopier-Werkzeugmaschine, insbesondere einer Drehmaschine, bestehend aus einem Doppelritzel, welches mit einer in Richtung des Längsvorschubes am Maschinenbett angeordneten angetriebenen Leitspindel und einer in Richtung des Quervorschubes am Querschlitten angeordneten, mit Zähnen versehenen Stange kämmt, wodurch dem Längsvorschub des Querschlittens eine durch dessen Querbewegung verursachte, entgegengesetzt gerichtete Längsbewegung überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelritzel (81, 83) auf das Steuerventil (28) einer Servosteuerung für den hydraulischen Längsvorschub einwirkt.

2. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Zähnen versehene Stange als eine in Achsrichtung verschiebbare, auf das Steuerventil (28) einwirkende Zahnstange (131) ausgebildet ist.

3. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Zähnen versehene Stange als drehbare, aber axial nicht verschiebbare Gewindespindel (84) ausgebildet und die Leitspindel (29) längsverschiebbar ist und auf das Steuerventil (28) einwirkt.

4. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Zahnrädern (81, 83) des Doppelritzels, eine Trennkupplung (94) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen