DE1627107C - Automatische Tasteinrichtung fur Werk zeugmaschinen, insbesondere fur nach dem Zeilen- oder Umnßverfahren arbeitende Kopierfräsmaschinen Ausscheidung aus 1301224 - Google Patents

Description

ί 627 107

Die Erfindung betrifft eine automalische Tasteinriehtung für Werkzeugmaschinen, insbesondere für nach dem Zeilen- oder Umriliverfahren arbeitende Kopierfräsmaschinen, bei denen der Werkzeugvorschub in zwei Achsrichtiingen mittels der Tasteinrichtung hydraulisch über eir. Umkclirvcniil zur Steuerung der Zufuhr eines Druckmittels zu j'.wei gegensinnig wirkenden Arbeitskammern für den Vorschub in der einen vom Taster steuerbaren Achsrichtung und ein doppelsinnig wirkendes Uriterbrechungsventil zur Steuerung der Zufuhr des Druckmittels zu einer dritten Arbeitskammer für den Vorschub in der anderen vom Taster steuerbaren Achsrichtung steuerbar ist, die von einem gemeinsamen eindimensional verschieblichen Steuerteil bei jeder beliebig gerichteten räumlichen Auslenkung des Tasters über eine Umlenkeinrichtung, z. B. eine zwischen je eine konische Ausnehmung einer Taiiterstange und des Steuerventils gelagerte Kugel indirekt elektrisch betätigbar sind.

Bei einer bekannten automatischen Tasteinrichtung mit indirekter elektrischer Betätigung der Ventile für die Steuerung des Vorschubs in den Hauptrichtungen der Kopierebene werden die Tasterbewegungen auf eine sogenannte »Elta-olehre« übertragen, welche die Bewegungsänderungen des Tasters in Änderungen eines induktiven Widerstandes umsetzt und an einen Röhrenverstärker weitergibt. Vom Röhrenverstärker kommen proportional verstärkte Impulse zu einer Tauchspule, die im L.uftspalt eines Gleichstrom-Magneten ähnlich oer Anordnung bei einem Radiolautsprecher liegt. An i';r Taui.hspule ist ein kleiner S. rvoschieber befestigt, mit weichem die Bewegungen der Tauchspule durch Steuerung der Druckmittelzufuhr zum Servokolben auf einen Hauptventi'schieber übertragen wird. Es sind also vier bis fünf indirekte Betätigungsvorgänge vorhanden. Mi: dieser Tasteinrichtung laut sich zwar eine hohe Wegübersetzung zwischen Taster und Hauptventilschieber erzielen. Nachteilig sind jedoch die hohen Herstellungskosten des veihältnismäßig komplizierten Systems, und die Tauchspule muß verhältnismäßig groß ausgebildet sein und benötigt viel Encgie, um den Hauptventilsdiieber sicher und verzögerungsfrei zu bet.itigen.

CicmüLi der Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, dall der verschiebliche Stcuerteil einen elektrischen Kontakt bildet, gegen den eine als Gcgenkontukt ausgebildete, in der Verschiebungsrichtung /waiigläufig in Schwingungen versetzte Blattfeder schlügt, und daß durch die von der Stellung des Steuerventils zeitlich abhängigen Kontaktschließungen und -öffnungen zwischen dem Kontakt und der Blattkik-r über Line elektronische Kippschaltung entgegengesetzt wirkende Betätigungsmagnele zur Betätigung des I 'nikchrvcntils und des l'nterbrechungsventils erregbar sind. Durch die erfindungsgemäUc Ausbildung der Tasteinrichtung wird der verschiebliche Steuerteil, für die Ventile in ständiger Vibration um mittlere Sletierstellungen gehalten, wodurch in die Lage versetzt wird, bei einer plötzlichen Änderung der Mugneterregung infolge des Forlfalls der ruhenden Kcilning praktisch unverzögert anzusprechen. Weiterhin können die Iktäligungsmagnele verhältnismäßig klein ausgeführt werden und benötigen nur eine vcrliällniiiniil.lig geringe Energie zu einer sicheren Betätigung ties Steuerteils.

Nach einem ersten Ausbildungsmerkmal der Erfindung enthalten das Unikehrventil und das Unterbrechungsventil einen gemeinsamen Steuerschieber und sind durch ein gemeinsames Magnetpaar betätigbar.

Nach einem Ausbildungsinerkmal der Erfindung enthalten das Umkehrventil und das Unterbrechungsventil voneinander getrennte Steuerschieber, welche durch verschiedene Magnetpaare betätigbar sind.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in

ίο der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Tasteraufhängung und ein vereinigtes Umkehr- und Unter-Irechungsventil mit einer dazwischengeschalteten

Einrichtung nach der Erfindung zur indirekten elektrischen Betätigung der Ventileinheit,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Tasteroufhängung aus einer um ¹JO gegenüber Fig. I versetzten Blickrichtung,

so F i g. 3 einen Horizontalschnitt durch die Tasteraufhängung nach Linie HI-III in Fig. 2,

Fig. 4 das vereinigte Umkehr- und Unterbrechungsventii nach Fig. 1 in einer schematisch angedeuteten hydraulischen Schaltung zur Betätigung der Vorschubantriebe,

Fig. 5 eins abgeänderte Ventilanordnung mit vom Umkehrventii getrenntem Unterbrechungsventil und getrenntem Betätigungsmagneten für die beiden Ventile.

In einem Tastergehäusc 1, das mit dem nicht dargestellten Werkzeugträger, z. B. einer Kopierfräs maschine fest verbunden ist und dadurch allen Bewegungen d<*s Werkzeugträgers folgt, ist ein Tasterschaft 2 angeordnet, der in einer Führungshülse 3

axial verschieblich gelagert ist (Fig. I und 2). Die Führungshülse 3 ist mit zwei Gelenkansätzen 3 a, Sb über einen im wesentlichen reci.ivinklig dazuliegenden verbi.iJüngssteifen Zwischenhebcl 4 an zwei Gelenkansätz'-n I α, 1 h des Tastergehäuses 1 angelenkt. Ein Gelenkbolzen 5, der die Gelenkansätze 1 a, 1 b am Tastergehäuse mit dem einen Ende des Zwischenhcbels Λ schwenkbar verbindet, und ein weiterer Gelenkbolzen 6, der das andere Ende des Zwischenhebels 4 mit den Gelenkansätzen 3 a, 3 h der Führungshül"· 3 schwenkbar verbindet, ermöglichen eine horizontale Parallelbewegung der Führungshülse 3 nach allen Richtungen. Da der Tasterschaft 2 außerdem in der Führunpshülsc 3 vertikal verschicb-Ikh gelagert ist, kann der Tastcrschaft gegenüber dem Tastergehäuse I beliebig gerichtete räumliche Parallelbeweguneen ausführen.

In dem unteren Ende des Tasterschaftes 2 ist gemäß der dargestellten Ausführungsform mittels eines Spannfutters 7 ein Taststift 8 eingespannt. Am oberen EmIc i-.t der Tasierschaft 2 mit einem verstärkten Bund la versehen, der sich am finde der Abwärtsbewegung des Tasicrschaftes auf die Unterkante der Führungshülse 3 aufsetzt und hierdurch die Abwärtsbewegung des Tasterschaftes begrenzt.

Die obere Stirnseile des Tasterschaftes 2 ist mit einei konischen Einsenkung 9 versehen, die eine Kugel K) etwa zur Hälfte in sich aufnimmt. Gegen die andere Kugelhälfte stützt sich gleichgerichtet zum Tasterschaft 2 mil einer konischen Einsenkung 11 ein scluiftförniiger Stetierteil 12 ab, der in einer Bohrung 13 im Deckel des TastergchiUises 1 vertikal verschieblich gelagert ist und mit Hilfe einer zwischen dem Deckel des Tastergehäuses 1 und einem Bund 12 λ

pm unteren Ende des Steuerteils eingespannten pruckfeiler 14 in ständiger Berührung mit der Kugel JO gehalten wird. Diese vorbeschriebene Art der Tasteraushildiing ist nicht Gegenstand der Erfindung.

Zur Steuerung des (nicht dargestellten) Werkzeugträgers in tier Kopierebene dienen ein Umkehrventil IS und ein Unterbrechungsventil 16, Gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 4 haben diese beiden Ventile ein gemeinsames Ventilgehäuse 17 mit einer Längsbohrimg 18 und einem in dieser verschiebliehen Steuerschieber 19. Der Steuerschieber 19 ist mit Ringnuten 19 o, 19 6, 19 c, 19 <7 versehen, durch welche der Grad der Verbindung zwischen radial in die Längsbohrung 18 einmündenden, zu der Druck-Hüssigkeitsquelle und den Vorschubeinrichtungen für die Maschinenschlitten führenden Rohrleitungen 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 gesteuert wird. Die Druckflüssigkeit wird durch eine Pumpe 28 über ein Filter 29 aus einem druckfreten Sammelbehälter 30 angesaugt und den Ventilen 15, 16 über die Speiseleitungen 22 und 25 zugeführt.

Das Umkehrventil 15 und das l'iterbiechungsventil 16 sind in folgender Weise in das Hydrauliksystem der Werkzeugmaschine eingeschaltet:

In der Mittelstellung des Steuerschiebers 19 decken beim Umkehrventil 15 die beiderseits der Ringnuten 19«, 19 b gelegenen Steuerbunde sämtliche Öffnungen der in dem oberen Teil des Gehäuses 17 einmündenden Rohrleitungen 20, 21, 22, 23, 24 gegeneinander ab. Dadurch ist das Umkehrventil 15 geschlossen. Wird der Steuerschieber 19 nach unten bewegt, dann wird die Speiseleitung 22 in zunehmendem Maße über die Ringnut 19 a mit der Steuerleitung 21 und eine zweite Steuerlcitung 23 in gleichem Maße über die Ringnut 19 b mit einer druckfreien Rückleitung 24 verbunden. Wird der Steuerschieber nach oben bewegt, so werden die Speiseleitung 22 in zunehmendem Maße über die Ringnut 19 b mit der Steuerleitung 23 und die Steuerleitung 21 über die Ringnut 19 u mit der druckfreien Rückleitung 20 verbunden. Beide druckfreien Rückleitungen 20. 24 führen zum Sammelbehälter 30. An die Steuerleitungen 21. 23 sind die Arbeitskammern 33 a, 33 b eines Vertikalzylinderr 33 mit einem Arbeitskolben 34 für den Vertikalvorschub des Werkzeugträgers über Anschlußleitungen 21 ο, 23 α oder die Arbeitskammern 35«, 35 h eines Querzylinders 35 mit einem Arbeitskolben 36 für den Querschub des Werkzeugträgers über Anschlußleitungen 21 b, 23 b wahlweise über Ums.cllhähne 31 und 32 anschließbar, wobei zwei weitere Umstelleinrichtungen 41a, 41/) eine Vertausehung der Arbeitskammer!! 35 <i, 35/' des Qujrzylinders 35 gegenüber den AnschluLHcitungcn 21 b und 23 b gestatten.

Beim Untcrhrcdiiinpsvcntil wird in der Mittelstellung des Steue ι Schiebers I¹) die Druckflüssigkeit aus der in das Unterbrechungsventil einmündenden Speiseleitung 25 über die Ringnut 19 c in einen Kanal

26 und von dort über die Ringnut 19 d einer Steuerleitung 27 zugeführt. Dadurch wird erreicht, daß bei einer Verschiebung des Steuerschiebers aus der Mittellagc heraus nach oben oder unten die Verbindung zwischen der Speiseleitung 25 und der Steuerleitung

27 in zunehmctL'km Maße verkleinert und schließlich unterbrochen wird. Von der Steuerlcitung 27 wird die Druckflüssigkeit über eine Umstelleinrichtung 38 a einer der beider. Arbeitskammern 39 a, 39 b eines Längszylinders 3') mit einem Arbeilskolben 40 für den Längsvorschub des Werkzeugträgers zugeleitet. Die jeweils nicht mit der Sieiierleitung 27 verbundene Arbeitskammer des Längszylinders 39 wird lifter eine zweite Umstelleinrichtung 38 /> mit einer druekfreieii Rückleitung 37 verbunden, die in den Sammelbehälter 30 mündet. Die beiden Umstelleinrichtungen 38«, 38 /) sind miteinander mechanisch gekoppelt und werden beim Zeilenfräsen von einer an sich bekannten Zeilenbeistelleinrichtung und beim 360"-LJmriüfräsen zusammen mit den Umstelleinrichtungen 41 <i, 41 b zu dem Querzylinder 36 in Abhängigkeit von der Taslerauslenkung betätigt.

Zur Betätigung des Steuerschiebers 19 dient eine nachfolgend mit Bezug auf Fi g. 1 betriebene elektromagnetische Servoeinrichtung. Der Steuerteil 12 trägt an seinem oberen Ende einen elektrischen Kontakt 42, der in den Schwingungsbereich einer als Gegenkontakt ausgebildeten, in der Verschiebungsrichtung des Steuerteils schwingenden Blattfeder 43 hineinragt.

ao Die Blattfeder 43 ist mit einem Ende in einer isolierten Halterung 43 α befestip- Über der Blattfeder 43 ist koaxial zur Verschiebungjachse des Steuerteils 12 ein Elektromagnet 44 angeordnet, der über einen Zerhacker 45 mit pulsierendem Gleichstrom von bei-

s5 spielsweise 200 Hz Impulsfrequenz erregt wird und üiese Frequenz der Blattfeder 43 aufzwingt. Es versteht sich von selbst, daß der Elektromagnet 44 auch mit Wechselspannung, die z. B. durch einen Generator oder Frequenzumformer erzeugt wird, erregt werden kann. Der Steuerteil ti liegt mit seinem Kontakt 42 über das Tastergehäuse 1 an Masse. Das in der Halterung 43 α eingespannte Ende der Blattfeder 43 ist elektrisch mit der einen Eingangsklemme 46 a eines an sich bekannten elektronischen Steuergerätes 46 verbunden, dessen andere Eingangsklemme 46 b an Masse liegt und dadurch mit dem Kontakt 42 des Steuerteils 12 in elektrischer Verbindung steht. Das elektronische Steuergerät 46 enthält zwei Röhren, die in bekannter Weise nach dem ja-nein-Prinzip (Flipp-Flopp-Schaltung) geschaltet sind und bei Berührung der Blattfeder 43 mit dem Kontakt 42 über die Ausgangsklemmen 46 c, 46 ά eine Magnetspule 47 und bei Unterbrechung der Beruhtung zwischen Blattfeder 43 und Kontakt 42 über die Ausgangsklemmen 46 e, 46 / eine zweite Magnetspule 4H erregen. Zwischen den beiden Magnetspulen 47 und 48 ist ein Anker 49 axial beweglich angeordnet, der an dem unteren Ende des Steuerschiebers 19 befestigt ist und den Steuerschieber in Abhängigkeit von den Erregungen der Magnetspulen 47, 48 verschiebt.

Durch die von dem Elektromagnet 44 aufgezwungenen Schwingungen der Blattfeder 43 finden fortgesetzt in schneller Folge Kontaktberührungen zwischen dt» Blattfeder 43 und Jem Kontakt 42 statt, deren Zeitdauer davon abhängig ist, wie weit der Steuerteil 12 in den Schwingungsbereich der Blattfeder 4? hineinragt. Wird der Stcuerleil 12 mit Bezug a'if F i g. 5 nach unten bewegt, so nimmt die Kontaktschließzeit innerhalb jeder Schwingungsperiode der

Blattfeder 43 ab, und die Kontaktnffnungszeit wächst an, bis überhaupt keine Kontaktbcrührung mehr stattfindet (unterer Grenzwert). Wird der Stcuertcil 12 nach übtr. bewegt, so vergrößert sich die Kontaktschließzcit, und die Kontaktöffnungszeit nimmt ab, bis sich die Kontakte dauernd berühren und dadurch die Schwingung der Blattfeder 43 unterbrochen wird (oberer Grenzwert).

Entsprechend dem von der Stellung des Steucrteils

12 abhängigen Verhältnis der öffnungs- und Schließzeiten zwischen dem Kontakt 42 und der Blattfeder 43 werden die Magnetspulen 47, 48 abwechselnd er- ₍ regt, und zwar mit der gleichen Frequenz, mit der die Blattfeder 43 schwingt. Da aber der Anker 49 und der damit verbundene Steuerschieber 19 der hohen Frequenz nicht folgen können, nimmt der Anker unter leichter Vibration eine Zwischenstellung ein, die dem Verhältnis der Erregungszeiten der Magnetspulen 47, 48 entspricht. Auf diese Weise wird die Stellung desStcucrteils 12 auf die Ventile 15,16 übertragen, ohne daß der Stcuerteil selbst Kräfte zur Ventilbetätigung aufbringen muß. Es ist erkennbar, daß es mit dieser Servo-Einrichtung möglich ist, bei einer kleinen Schwingungsamplitude der Blattfeder eine hohe Empfindlichkeit in bezug auf Bewegungen des Steuerteiles zu erreichen, die in beliebig große Verschiebungen des Steuerschiebers 19 umgesetzt werden kann. Dadurch wird die Empfindlichkeit der Tastemrichtung erheblich gesteigert und die Kopiergenauigkeit verbessert.

An Stelle der Anordnung der beiden Ventile 15, Id in einem gemeinsamen Gehäuse 17 können diese, wie in F i g. 5 dargestellt ist, voneinander getrennt in verschiedenen Gehäusen 17 a, 17 6 angeordnet und as mit je einem Magnetspulenpaar 47a/48«. 47 b/48 b ausgerüstet sein, die elektrisch parallel geschaltet sind. Diese Ausführung bietet den Vorteil, daß die Steuerschieber 19 a. 19/> unabhängig voneinander einstellbar ausgeführt werden können, indem z. B. die Anker 49 a. 49 b gegenüber den Steuerschicbern 19 a, 19 b axial verstellbar sind.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Automatische Tasteinrichtung für Werkzeugmaschinen — insbesondere für nach dem Zeilenoder IJmrißverfahrcn arbeitende Kopierfräsmaschinen —. bei denen der Werkzeugvorschub in zwei Achsrichtungen mittels der Tasteinrichtung hydraulisch über ein Umkehrventil zur Steuerung der Zufuhr eines Druckmittels zu zwei gegensinnig zueinander wirkenden Arbeitskammern für den Vorschub in der einen vom Taster steuerbaren Achsrichtung und ein doppelsinnig wirkendes Unterbrechungsventil zur Steuerung der Zufuhr des Druckmittels zu einer dritten Arbeitskammer für den Vorschub in der anderen vom Taster steuerbaren Achsrichtung steuerbar ist, die von einem gemeinsamen eindimensional verschieblich.cn Steuerteil bei jeder beliebig gerichteten räumlichen Auslenkung des Tasters über eine Umlenkcinrichtung, /. B. ein zwischen je eine konische Ausnehmung einer Tasterstange und des Steuerteils gelagerte Kugel indirekt elektiisch betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebliche Steuerteil (12) einen elektrischen Kontakt (42) bildet, gegen den eine als Gegenkontakt ausgebildete, in der Vcrschicbungsrichtung zwangläufig in Schwingungen versetzte Blattfeder (43) schlägt, und daß durch die von der Stellung des Steucrtcils (12) zeitlich abhängigen Kontaktschließungen und -Öffnungen zwischen dem Kontakt (12) und der Blattfeder (43) über eine elektronische Kippschaltung (46) entgegengesetzt wirkende Betätigungsmagnelc (47. 48; 47 α, 48 n\ 47 b, 48 /;) zur Betätigung des Umkehrventils (15) und des Unterbrcchungsventils (16) erregbar sind.

2. Automatische Tasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umkehrventil (15) und das Unterbrechungsventil (16) einen gemeinsamen Steuerschieber (19) enthalten und durch ein gemeinsames Magnetpaar (47. 48) betätigbar sind.

3. Automatische Tasteinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Umkehrventil (15) und das Unterbrechungsventil (16) voneinander getrennte Steuerschieber (19 a. Wb) enthalten, welche durch verschiedene Magnetpaare (47 a/48 a, 47 fe/48 b) betätigbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen