DE3726276C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Feinverstellen der Werkzeugschneide eines umlaufenden Radialstellkopfes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem bekannten, vorzugsweise zum Bearbeiten von Hohlzylinderflächen verwendeten Bohrkopf mit in bezug auf die Drehachse des Bohrkopfes durch hydraulischen Druck radial erstellbarer Werkzeugschneide ist für die Führung des die Werkzeugschneide aufweisenden Drehmeißels der im allgemeinen als Radialstellkopf bezeichnete Bohrkopf mit einem steifen Parallelfedergelenk versehen, das mittels eines Kolbens oder eines Dehnelementes um kleine Beträge radial ausgelenkt wird. Über einen dem Bohrkopf zugeordneten Druckübersetzer wird ein pneumatischer Steuerdruck - im allgemeinen ein Luftdruck - in einen höheren hydraulischen Arbeitsdruck umgewandelt, der als Stelldruck dem Stellglied zugeführt wird, wobei aus einem zugeordneten Vorratsbehälter Drucköl nachgeführt werden kann, wenn innerhalb der hydraulischen Anordnung Lenkverluste auftreten; vgl. DE-OS 24 26 409.

Zum Ausgleich von Leckölverlusten wird bei jedem Start eines Bearbeitungsvorganges der Kolben des Druckübersetzers zurückgezogen, so daß sich ein Vakuum im Druckölbereich bildet, welches ein Rückschlagventil öffnet, so daß das im Vorratsbehälter befindliche Drucköl, das gegebenenfalls unter geringem Überdruck steht, in den Flüssigkeitsraum des Druckübersetzers nachströmen kann.

Da ein drehendes System ausgewuchtet sein muß, sind bei der bekannten Anordnung Vorratsbehälter und Rückschlagventil bezüglich der Drehachse gegenüberliegend angeordnet. Trotzdem entstehen infolge des allmählich in das hydraulische Drucksystem strömenden Vorratslecköls zu Schwingungen führende Unwuchten. Auch darf der Ölvorrat nur klein sein, um zu große, die Drehbewegung störende Massenkräfte zu vermeiden. Um dieses fehlerhafte Verhalten kleinzuhalten, muß die Anordnung häufig stillgesetzt werden, um den Ölvorrat zu ergänzen. Ferner muß die Steuerluft über eine Drehdichtung zugeführt werden, die laufend zu schmieren ist, anderenfalls bei hohen Drehzahlen die Dichtlippen schnell zerstören. Sollen Druckübersetzer und Radialstellkopf als räumlich voneinander getrennte Bauteile ausgeführt werden, muß das Drucköl ebenfalls über eine Drehdurchführung mit einer Drehdichtung dem Radialstellkopf zugeführt werden. Dies ist infolge der hohen Stelldrücke und der damit zusammenhängenden Belastungen der Drehdurchführung, die dann einem frühzeitigen Verschleiß unterliegt, nicht gut möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Einrichtung zum Feinverstellen derart weiterzubil­ den, daß die notwendige Drehdurchführung weniger stark als bisher belastet ist und bei der Unwuchten infolge Leckölver­ lusten auch bei längeren Betriebszeiten nicht auftreten können.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung der Einrichtung erfolgt die Wandlung des Steuerluftdruckes in den hydrauli­ schen Stelldruck nicht mehr unmittelbar, also einstufig innerhalb des sich drehenden Radialstellkopfes, sondern es ist zwischen Stelldruckraum und Steuerdruckraum eine weitere hydraulische Druckstufe eingeschaltet, durch die die Umwandlung des Steuerluftdruckes in den in dieser zusätz­ lichen Druckstufe herrschenden Zwischendruck außerhalb des Radialstellkopfes stattfindet, wobei die Druckflüssigkeit der Zwischendruckstufe ebenfalls über eine Drehdichtung zum Radialstellkopf geführt ist. Da der Zwischendruck höher als der Steuerdruck aber niedriger als der die Werkzeugschneide verstellende Stelldruck ist, wird die druckempfindliche Drehdurchführung weniger stark belastet. Infolge der erfindungsgemäßen Zuordnung des Vorratsbehälters zu dem nichtdrehenden Teil der Einrichtung und die zentrische Flüssigkeitsverbindung vom Vorratsbehälter über die Druckräume des dem Radialstellkopf zugeordneten Druckwandlers zum Druckraum des Stellgliedes wird jedwede Unwucht am umlaufenden Radialstellkopf verhindert, ferner kann Vorratsöl von Hand nachgefüllt werden, ohne die Einrichtung stillzu­ setzen, wie dies bei den bekannten Anordnungen der Fall ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung mehr oder minder schematisch dargestellten Ausführungsbei­ spiels beschrieben.

Wie die einzige Figur zeigt, umfaßt die Einrichtung im wesentlichen drei Baugruppen, nämlich einen ersten Wandler W 1, einen zweiten Wandler W 2 und einen Radialstellkopf RS. Der Wandler W 2 und der Radialstellkopf RS bilden ein als sogenannter Bohrkopf BK bezeichnetes integrales Bauteil. Ferner sind eine Anzeigevorrichtung AV sowie eine elektro­ pneumatisch arbeitende Regelvorrichtung RV vorgesehen, die, da sie nicht zur Erfindung gehören, im einzelnen nicht näher beschrieben sind.

Der Wandler W 1 umfaßt eine aus einem Großkolben 1 und einem Kleinkolben 2, die fest miteinander verbunden sind, bestehende Kolbenanordnung. Dem Großkolben 1 ist ein Druckraum 3 zugeordnet, dem über ein Schaltventil VT und eine Leitungsverbindung L 1 Steuerluftdruck durch die Regelvorrich­ tung RV zugeleitet wird. Wird der Steuerluftdruck im Druckraum 3 zu Null, so wird die Kolbenanordnung infolge von Schwerkraft oder durch eine dargestellte schwache Feder F 1 nach unten bewegt. Der Regler RV rechnet den Luftdruck bekanntlich aus der Abweichung des Sollmaßes vom Ist-Maß eines mit Hilfe des Bohrkopfes zu bearbeitenden Hohlzylinders in hier nicht dargestellter Weise.

Dem Kleinkolben 2 ist ein Zwischendruckzylinder 5 zugeordnet, in dem sich ein Drucköl befindet. Bei einer Bewegung der Kolbenanordnung 1/2 wird im Zwischendruckzylinder 5 ein Zwischendruck erzeugt, dessen Größe vom Verhältnis der Zylinderflächen der Stirnseiten von Großkolben 1 und Kleinkolben 2 abhängt. Das unter Zwischendruck stehende Drucköl wird über eine Druckölleitung L 2 und eine Drehdurch­ führung DF dem Wandler W 2 zugeführt.

Der Wandler W 2 umfaßt ebenfalls eine Kolbenanordnung, die aus einem Großkolben 6 und einem mit diesem fest verbundenen Kleinkolben 7 besteht. Dem Kleinkolben 7 ist ein Druckzylin­ der 8 zugeordnet, der ebenfalls mit Drucköl gefüllt ist und über eine Kapillare 20 mit dem Druckraum 19 eines Stellkol­ bens 9 kommuniziert. Über den Stellkolben 9 wird der hier angedeutete Drehmeißel WS bewegt, der über ein Parallelfeder­ gelenk FG mit dem Radialstellkopf RS starr verbunden ist.

Der Großkolben 6 gleitet in einen Druckraum 17, der, wie bereits erwähnt, über die Drehdurchführung und die Leitung L 2 mit dem Druckraum des Zwischendruckzylinders 5 des Wandlers W 1 verbunden ist. In eine die Kolbenanordnung 6/7 zentrisch durchsetzende gestufte Durchgangsöffnung 15 ragt ein am Boden des Druckraumes 17 befestigter Schaltstift 18, dem ein federbelastetes Rückschlagventil 14 innerhalb der Durchgangs­ öffnung 15 zugeordnet ist. Die zentrische Durchgangsöffnung mündet mit verringertem Durchmesser an der Stirnseite des Kleinkolbens 7 im Druckraum des Druckzylinders 8. Eine Feder F 2 hält in der Ruhelage die Kolbenanordnung 6/7 in der in der Zeichnung dargestellten Ruhelage. Wie die Zeichnung zeigt, ist der Wandler W 2 rotationssymmetrisch ausgebildet.

Dort wird ebenfalls entsprechend dem Verhältnis der Zylinderflächen vom Groß- und Kleinkolben 6 und 7 ein Stelldruck erzeugt, der in der Druckkammer 19 auf dem Stellkolben 9 des Radialstellkopfes RS wirkt, wodurch der die Werkzeugschneide aufweisende Drehmeißel entsprechend der Vorgabe des Reglers RV um kleine Beträge verstellt wird.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, ist jedem Steuerdruck des Reglers RV innerhalb der durch die unvermeidbare Reibung innerhalb der beschriebenen Einrichtung vorgegebenen Grenzen ein bestimmter Stelldruck zugeordnet. Verliert diese Einrichtung über die in der Zeichnung angedeuteten Dichtungen OR Druckmittel, so bewegt sich die Kolbenanordnung 1/2 des pneumatisch-hydraulischen Wandlers W 1 nach oben, solange, bis ein Gleichgewichtszustand zwischen dem Zwischendruck und dem Steuerdruck entsteht.

Wird im Stelldruckraum des Wandlers W 2 Drucköl verloren, dann bewegt sich die Kolbenanordnung 6/7 des Druckwandlers W 21 solange nach links, bis dieser Verlust gedeckt ist.

Es ist sofort erkennbar, daß durch die Ölnachförderung keine Unwucht auftritt, da sich der rotationssymmetrisch ausgebildete Zwischendruck-Wandler W 2 nur in axialer Richtung bewegt.

Bei großem Druckmittelverlust ist es zweckmäßig, das Drucköl aus einem Vorratsbehälter zu ergänzen.

Hierzu ist dem Wandler W 1 ein Vorratsbehälter 10 zur Aufnahme von Drucköl für den Leckölausgleich zugeordnet, der konzentrisch zum Druckzylinder 5 angeordnet ist.

In den im Vorratsbehälter 10 befindlichen Ölvorrat ragt ein Sensor in Form eines Schwimmerschalters 11, der mit der Anzeigevorrichtung AV verbunden ist, so daß signalisiert werden kann, ob ein Mindestölstand unterschritten ist.

Ein Kanal 13 verbindet in der gezeigten Ruhelage der Kolbenanordnung 1/2 des Wandlers W 1 den Vorratsbehälter 10 mit einer Öffnung 22 in der Mantelfläche des Kleinkolbens 2, die über einen Kanal 23 in die Stirnfläche des Kleinkolbens 2 mündet. Der Bereich der Mantelfläche des Kleinkolbens, in dem die Öffnung 22 angeordnet ist, ist von Dichtungen OR abgedichtet. Wird ein Mindestölstand unterschritten, muß Vorratsöl von Hand nachgefüllt werden. Dies geschieht, ohne daß die Einrichtung oder die Maschine stillgesetzt wird.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende. Beim Start eines Bearbeitungsvorganges ist die Kolbenanord­ nung 1, 2 des ersten Wandlers W 1 durch Absenkung des Steuerluftdruckes nach unten zu ziehen. In dieser Stellung befindet sich der Zwischendruckraum über die Kanalverbindung 13, 22 und 23 in Verbindung mit dem Vorratsbehälter 10. Auch die Kolbenanordnung 6/7 des Wandlers W 2 hat sich unter dem Einfluß der Feder F 2 ganz nach rechts bewegt. In dieser Stellung hat sich das Rückschlagventil, als Kugel 14 ausgebildet, welche unter dem Einfluß einer Feder nach rechts gedrückt wird, von ihrem Sitz im Großkolben 6 entfernt; da der an der Wandung des Zwischendruckraumes 17 befestigte Stift 18 die Kugel in bezug auf die Zeichnung nach links bewegt hat. In diesem Zustand besteht also eine direkte Druckölverbindung vom Vorratsraum 11 bis zum Stelldruckraum 19 des Radialstellkopfes RS. Drucköl kann aus dem Vorratsraum in die Druckräume nachfließen.

Wird über den Regler RV der Steuerdruck erhöht, dann bewegt sich die Kolbenanordnung 1, 2 des Wandlers W 1 nach oben, der Kanal 13 wird geschlossen. Damit erhöht sich der Zwischen­ druck entsprechend und bewegt die Kolbenanordnung 6, 7 des Wandlers W 2 nach links. Nach Durchlaufen eines geringen Weges ist ferner auch das Rückschlagventil 14 geschlossen, da sich nunmehr die Kugel vom Schaltstift 18 abgehoben hat und sich der volle Stelldruck für den Radialstellkopf aufbauen kann. Die Werkzeugschneide des Drehmeißels wird dadurch ent­ sprechend verstellt.

Dieser Vorgang wiederholt sich vor Beginn eines jeden Bearbeitungszyklus.

Es ist natürlich auch möglich, anstelle der beschriebenen Schieberverbindung zwischen Ölvorratsraum und Zwischendruck­ raum des Wandlers W 1 ein Rückschlagventil vorzusehen sowie sonstige, das Wesen der Erfindung nicht verändernde Änderungen der beschriebenen Vorrichtung vorzunehmen.

Claims (6)

1. Einrichtung zum Feinverstellen des Drehmeißels eines umlaufenden Radialstellkopfes mit einem hydraulisch betätigbaren Stellglied, das ein den Drehmeißel haltendes steifes Parallelfedergelenk beaufschlagt, mit einem Wandler für das Umformen eines über eine Drehdurchführung zugeführ­ ten, niedrigen, pneumatischen Steuerdruckes in einen Flüssigkeitsdruck innerhalb des Radialstellkopfes und mit einem Druckmittelreservoir, das über einen ein Ventil aufweisenden Druckmittelkanal mit einer der Hydraulik-Medium- Zuführung dienenden Leitungsverbindung kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Wandler (W 2) zwecks Erzeugung eines hohen Stelldruckes in dem Radialstell­ kopf (RS) angeordnet und über eine Drehdurchführung (DF) mit dem den pneumatischen Steuerdruck in Flüssigkeitsdruck umformenden Wandler (W 1) fluidisch verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,
daß der erste Wandler (W 1) eine aus einem Großkolben (1) und Kleinkolben (2) bestehende Kolbenanordnung (1/2) aufweist, dessen Großkolben (1) von dem Steuerluftdruck beaufschlagt ist, während der Kleinkolben (2) einem Druckzylinder (5) zugeordnet ist,
daß eine Öffnung (4) in der Mantelfläche der Kolbenstange des Kleinkolbens (2) über einen Kanal (13) sich in die Stirnfläche des Kleinkolbens (2) öffnet,
daß der zweite Wandler (W 2) eine aus Großkolben (6) und Kleinkolben (7) bestehende Kolbenanordnung (6/7) aufweist, die von einer ein stellungsabhängig gesteuertes Ventil (14) aufweisenden mit den Druckräumen von Groß- und Kleinkolben kommunizierenden Durchgangsöffnung (15) zentrisch durchsetzt ist und
daß ein Vorratsbehälter (10) koaxial zum Druckwandler (5) angeordnet ist, der über einen Verbindungs­ kanal (13) mit der Öffnung (22) in der Mantelfläche des Kleinkolbens (2) kommuniziert, sobald die Kolbenanordnung (1/2) ihre Ausgangslage einnimmt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das dem zweiten Wandler (W 2) zugeordnete Ventil (14) als stellungsabhängiges Ventil ausgebildet und von diesem (W 2) zwecks Aktivierung der Flüssigkeitsverbindung zu dem Druckraum (19) des Stellgliedes (ST) betätigbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das die Flüssigkeitsverbindung zwischen Vorratsbehälter (10) und Druckraum (19) des Stellgliedes (ST) aktivierende Ventil (14) eine federbelastete Kugel ist, die in der Ruhelage von erstem und zweitem Wandler (W 1, 2) mittels eines zentrischen, am Boden des Druckraumes des Großkolbens (6) des zweiten Wandlers (W 2) angeordneten Schaltstiftes (18) entgegen der Federwirkung aus ihrer Schließstellung bewegbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Vorratsraum (10) ein mit einer Anzeigevorrichtung (AV) verbundener Füllstandsanzeiger (11) zugeordnet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kolbenanordnungen (1/2; 6/7) der Wandler (W 1, W 2) federbelastet (F 1, F 2) ausgebildet sind.