-
Beeinflussung der Beistellvorrichtung für die Arbeitsspindel von Schleif-
und Fräsmaschinen Die Herstellung von Arbeitsstücken auf genauestes Maß erfordert
ein Messen von Hand nach Unterbrechen des Arbeitsprozesses oder eine fortlaufend
mechanische Kontrolle der Abmessungen durch ein auf Maß einstellbares Tastorgan,
das auf dem zu bearbeitenden Werkstück aufliegt. Die Tasterstellung wird dabei bestimmt
durch die Dicke des Werkstückes bzw. dessen Durchmesser. Der Taster soll bei richtiger,
d. h. normaler Dicke nicht auf eine Beistellung hinwirken, sondern erst nach Cberschreitung
des Normalwertes um ein bestimmtes Toleranzmaß. Da dieses Toleranzmaß jedoch bei
feinster Spanabnahme, z. B. bei Schleifmaschinen, nur Bruchteile eines Millimeters
beträgt, ist die Tasterbewegung, die eine Beistellung einleiten muß, so gering,
daß eine ausreichende Cbersetzung des kleinen, zur Verfügung stehenden V.erstellweges
des Tasthebefs durch ein empfindliches Hebelsystem notwendig ist, um den die Beistellung
betätigenden Mechanismus zu beeinflussen. Da aber durch d("n geringen Verstellweg
des Tasters in der Meßrichtung keine Leistung verfügbar wird, um auf den die Bei
-stellung betätigenden Mechanismus einzuwirken, ist praktisch nur die elektrische
Einleitung der Verstellung mittels empfindlicher, genau einzustellender Kontakte
möglich. Diese Feineinstellung der Kontakte ist notwendig, da der Unterschied der
Stellung der Kontaktspitze, bei welcher diese einen Stromkreis eben schließt bzw.
gerade noch offen hält; der vorher erwähnten, äußerst geringen Verschiebung des
Tasters zwischen Normalstellung und Wirkstellung entsprechen muß. Der Auflagepunkt
des Tasters ist immer der gleiche, die geringste Abnutzung der Auflagefläche und
ebenso des Kontaktes hat also sofort eine wesentliche Verschlechterung der Meßgenauigkeit
zur Folge. Es kommt als weiteres ungünstiges Moment hinzu, daß auf den Taster seitliche
Kräfte durch Reibung I
ausgeübt werden, die den empfindlichen Mechanismus
stark beanspruchen. Falls der Taster bei Unterbrechungen der Arbeitsfläche z. B.
von einem ZVerkstück auf das andere übergehen muß, besteht ferner die Gefahr, daß
die Tasterspitze mitgerissen wird. Dies würde z. B. leicht :eintreten, wenn die
Spitze des Tasters zur Verringerung der Abnutzung- durch die gleitende Reibung als
Di.a.-mant ausgebildet ist, also sehr geringe Ab: messungen hat.
-
Es besteht also Bedarf nach einer Tastvorrichtung, die ohne empfindliche
L'`bersetzung und ohne die anderen Nachteile der bekannten Vorrichtungen bei geringster
Verschiebung in der Meßrichtüng einen ausreichenden Verstellweg und eine genügend
große Energiemenge für eine sichere Betätigung der Beistellvorrichtung schafft.
Die nachstehend beschriebene Einrichtung erreicht dies dadurch, daß als Tastorgane
Rollen verwendet werden, die durch Berührung mit bewegten Teilen der Werkzeugmaschine
in Drehung versetzt werden. Diese Drehung wird zur Beeinflussung des Vorschubes
ausgenutzt. Es wird
also- unter Verwendung des einfachen Elements
der Rolle im Augenblick der Berührung unter Reibungskontakt von dem vorbeibewegten
Werkstück oder seinem Halter eine große Bewegung quer zur Meßrichtung abgeleitet.
Die so erzielte Drehbewegung der Tastrolle ist also, sobald Berührung eingetreten
ist, unabhängig von der Bewegung des Tastorgans in der Meßrichtung und nur abhängig
von dem großen Weg des bewegten Teils des-Werkstücks bzw. seines Halters. Es steht
also gegenüber .den üblichen Meßorganen ein Vielfaches an Verstellenergie für die
sichere Betätigung der Beistellvorrichtung zur Verfüguug unter Vermeidung von Übersetzungen,
wodurch .eine große Meßgenauigkeit erzielt werden kann.
-
Bei der Rolle kann vorausgesetzt werden, daß vom Augenblick der ersten
Berührung annur ein geringer Weg in der Meßrichtung @er'-forderlich ist, um jeden
,Schlupf., auszuschalten, .so daß dann :die Umfangsgeschwindigkeit praktisch übereinstimmt
mit der Bewegung des berührten Teils der Werkzeugmaschine. Bei der Drehung kommen
'immer andere Punkte des Umfangs zur Berührung, die Auflagefläche beträgt also sein
Vielfaches der bisher üblichen Taster. Da außerdem die Reibung eine rollende ist,
ist die Abnutzung ödes neuen Tasters verschwindend gering. Die Form der Rolle schließt
ferner beim übergang von einem Werkstück zum andern die Gefahr aus, daß der Taster
beschädigt wird.
-
Bei den Bearbeitungsvorgängen, für deren Regelung die in der Erfindung
vorgeschlagene Tastrolle Verwendung finden kann, kann unterschieden werden zwischen:
z. Bearbeitung des Werkstücks in einem durchlaufenden Arbeitsvorgang, z. Bearbeitung
des Werkstücks in wiedifrholtem Arbeitsgang.
-
Im Fall i kann die Vorrichtung dazu verwendet werden, um bei durchlaufendem
Arbeitsvorgang und fester Einstellung der Rolle auf ein bestimmtes Bearbeitungsmaßeine
Besstellung des Werkzeugs dann herbeizuführen, wenn infolge Abnutzung des Werkzeugs
die Stärke des Arbeitsstückes um ein zulässiges Toleranzmaß zunimmt, so daß Berührung
zwischen Rolle und Arbeitsstück eintritt. Es kann dabei angenommen werden, daß nach
eingetretener Berührung die Umfangsgeschwindigkeit mit der Geschwindigkeit .dies
Werkstücks übereinstimmt. Die Rolle wird sich so lange drehen, als das Werkstück
im Auflagepunkt das zu erreichende Maß überschreitet. Es wird also die Drehung der
Rolle auf alle Fälle sa lange andauern, als der Werkstücklänge zwischen Berührungspunkt
der Rolle und Werkzeug .entspricht, auch wenn sofort beim überschreiten des Normalmaßes
die B.eistellung eingeleitet wird. Dies ist aber allen Tastern gemeinsam, die in
seinem gewissen Abstand von :dem Werkzeug ,auf dem Werkstück aufliegen. Praktisch
wird indessen die Bearbeitung des Werkstücks auf ein bestimmtes Maß innerhalb der
Toleranz immer erreicht, da es immer möglich ist, das Werkzeug in der Zeit zwischen
Ablauf des Werkstücks unter dem Werkzeug und Berührung mit der Rolle nur so weit
beizustellen, daß ein zulässiges Toleranzmaß nicht überschritten wird. Die fertig
bearbeiteten Werkstücke werden also Abmessungen haben, die von dem Normalmaß höchstens
um die zulässige Toleranz nach obern und unten hin abweichen.
-
Im Fall a kann die Vorrichtung dazu benutzt werden, um den Vorschub
des Werkzeugs so lange zu verstellen, bis das gewünschte .Bearbeitungsmaß erreicht
ist. Die in Richtung des Vorschubes beweglich geführten .Rollen legen sich dabei
dauernd gegen die Bearbeitungsfläche. :Sire drehen sich also bei der Bearbeitung
des Werkstücks und wirken so lange auf seine Verstellung des Vorschubes hin, bis
die Führung einen auf Bearbeitungs; maß einstellbaren Anschlag erreicht. Nach Erreichen
des Anschlags kommt die Rolle zum Stillstand, da sie nicht mehr :der um ein Toleranzmaß
fortschreitenden Bearbeitung des Werkstücks folgen kann, so daß eine weitere Beistellung
des Werkzeugs unterbleibt, das Werkstück also sein verlangtes Fertigmaß erhält.
-
Die Beeinflussung des Vorschubes kann durch -die Rollen umgekehrt
auch in #der Weise erzielt werden, daß diese durch eine besondere Antriebskraft
dauernd gedreht werden. Im Augenblick tder Berührung einer sich drehenden Rolle
mit idem um ein Toleranzmaß stärker gewordenen Arbeitsstück wird durch Abbremsung
der Rollederer Antriebskraft steigen, wobei die Steigerung dazu benutzt werden kann,
um den Vorschub zu verstellen.. Dies.kann z. B. dadurch erreicht werden, daß die
Rolle ielektromotorisch angetrieben wird, und bei deren Berührung mit dem Werkstück
die !Steigerung der Stromaufnahme dazu benutzt wird, durch Ansprechen eines Relais
die Verstellung des Vorschubes zu veranlassen.
-
Soll bei nicht durchlaufendem Arbeitsvorgang ein Werkstück auf ein
bestimmtes Maß bearbeitet werden, so kann dies auch so geschehen, daß der Vorschub
allmählich verstellt und begrenzt wird,durch Rollensysteme als Tastorgane. Diese
bestehen aus zwei oder mehreren Tastrollen, die in Richtung des Vorschubes der Werkzeugmaschine
auf einen genauen Abstand einstellbar sind. Ein Teil der Rollen liegt dabei .auf'dem
Arbeitsstück auf, so -daß bei fortschreitender Bearbeitung der
auf
genauen Abstand eingestellte Teil bei Erreichen der gewünschten Dicke des Arbeitsstücks
bewegte Teile der Werkzeugmaschine, z. B. den Arbeitstisch, berührt. Die Berührung
beendet durch die dabei eintretende Drehung der Rollen bzw. durch Abbremsung der
durch besondere Antriebskraft gedrehten Rollen die Beistellung des Werkzeugs. Die,
bei diesem Verfahren auf dem Arbeitsstück laufenden Rollen dienen als Führungsrollen.
Sie können jedoch auch so ausgebildet werden, ,daß sie durch ihre Drehung die dauernde
Beistellung des Werkzeugs bewirken. Bei teilweise unterbrochener Arbeitsfläche kann
eine unbeabsichtigte Bewegung der auf dem Arbeitsstück laufenden Rollen in Richtung
des Vorschubes dadurch verhindert werden, daß die Vorwärtsbewegung in dieser Richtung
stark gedämpft wird, z. B. ;durch Flüssigkeitsbremse, oder die Vorwärtsbewegung
'des Rollensystems nur über ganz bestimmten und einstellbaren Abschnitten der Bearbeitungsflächen
freigegeben wird.
-
Bei sämtlichen Rollen kann die Sicherung der Steuerung durch die bewegten
Teile der Werkzeugmaschine bzw. durch das Werkstück dadurch erreicht werden, daß
magnetische Anpressung ausgenutzt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß magnetische
Streulinien, die vom Arbeitstisch bzw. vom Arbeitsstück ausgehen, sich über die
Rolle schließen, oder die Streulinien der Rolle, die so ausgebildet ist, daß von
ihr magnetische Kräfte ausgehen (z. B. infolge einer eingebauten Magnetwicklung),
das Arbeitsstück oder den Arbeitstisch treffen.
-
In Abb. i ist beispielsweise eine Schleifmaschine dargestellt, die
durchlaufend arbeitet, d. h. das Werkstück, z. B. eine Bügeleisenplatte, mit einer
Umdrehung des Tisches fertigschleift.- Das Arbeitsstück 6 wird in diesem Beispielsfalle
auf der einen Seite der Schleifmaschine auf den elektromagnetischen Rundtisch 24
aufgelegt und nach Durchgang unter der Schleifscheibe z auf der anderen Seite der
Werkzeugmaschine fertig bearbeitet abgenommen. Die Schleifscheibe sitzt auf der
Welle i des Motors 3, der entlang :dem Schlitten 4 des Ständers 5 bewegt werden
kann, indem die Spindel 7 über Winkelräder 8 durch ein auf der Welle des Zahnrads
9 sitzendes Handrad gedreht wird. Die Schleifscheibe 2 wird bis auf das verlangte
Fertigmaß des zu schleifenden Arbeitsstücks dem Aufspanntisch genähert.` Ebenso
wird Rolle i i durch Handrad 13 mittels Spindel i q. vertikal dem Arbeitstisch 24,
auf dasselbe Maß genähert. Getragen wird die Rolle ,durch einen am Tisch befestigten
Bügel 12. Die Meßrolle bleibt in diesem Falle des durchlaufenden Arbeitsvorgangs
auf Fertigmaß fest eingestellt und wird sich, wenn die Schleifscheibe richtig @einge
stellt ist und das Arbeitsstück die verlangte Stärke nach dem Durchgang unter der
Schleifscheibe hat, nicht drehen, d. h. das Werkstück nach der Fertigbearbeitung
nicht berühren, da sie um ein Toleranzmaß weiter vom Arbeitstisch entfernt ist,
als das fertiggeschliffene Werkstück dick ist. Erst wenn infolge Abnutzung der Schleifscheibe
das Arbeitsstück dicker wird, als das Fertigmaß verlangt, wird die Rolle Idas Arbeitsstück
berühren und hierdurch in Drehung versetzt. Die Drehung wird benutzt, um die Beistellung
der Schleifscheibe zu bewirken. In dem dargestellten Falle sitzt als Impulsgeber
15 auf der Welle der Meßrolle beispielsweise eine Schleuse (vgl. Abb.2),
die durch Druckflüssigkeit den Vorschub der Schleifscheibe bewirkt, und zwar so
lange, bis das Arbeitsstück wieder die verlangte Stärke hat, die Rolle die, Bearbeitungsfläche
nicht mehr berührt, sich also nicht mehr dreht, womit die Beistellung der Schleifscheihe
bis zu deren neuer Abnutzung beendet ist. Bei der beispielsweise angegebenen Schleuse
wird der Impuls dadurch bewirkt, daß durch ein Flügelrad 16 bei der Drehung die
Verbindung hergestellt wird: einmal zwischen Flüssigkeitsstützen 17 und Zuflußstutzen
18 zum Kolben i o, das andere Mal zwischen Abflußstutzen i 9 und Zuflußstutzen 18.
Im ersten Falle tritt die Druckflüssigkeit unter den Kolben i o und bewirkt durch
eine Drehung des Zahnrads 9 über Winkelräder 8 und Spindel 7 eine Verstellung der
Schleifscheibe. Im zweiten Falle kann die unter den Kolben getretene Druckflüssigkeit
durch Abflußstutzen i 9 austreten, wodurch der Kolben zurückgeht. Die mechanische
Verstellung des Vorschubes kann statt durch Flüssigkeitsimpulse auch durch :elektrische
Impulse herbeigeführt werden, die z. B. von einem .auf der Rollenwelle sitzenden
Kontaktgeber, Schlepphebel u. dgl. ausgehen können. .
-
In Abb. 3 ist ferner beispielsweise eine Schleifmaschine dargestellt
für nicht durchlaufenden Arbeitsvorgang. In diesem Falle: werden z. B. zwei Rollen
i i, 2o verwendet, von denen die eine, 2o, als Führungsrolle auf dem Arbeitsstück
gleitet (gleichzeitigauch für den dauernden Vorschub --der Schleifscheibe Impulse
geben- -kann, wenn nicht schon die Werkzeugmaschine selbst die dauernde Beistellung
der Schleifscheibe nach bekannten Verfahren vornimmt), während die andere Rolle
i i als Meßrolle außerhalb der Bearbeitungsfläche frei schwebt und -: um ein einstellbares
Differenzmaß in Richtung -dies Vorschubes gegenüber der Führungsrolle, z. B. durch
Spindel 22, eingestellt ist. Beide Rollen sind befestigt an einem Schlitten 23,
der
frei schwebt und beispielsweise durch Gewichtsdruck sich gegen
das Arbeitsstück hin zu bewegen sucht, bis die Führungsrolle 2o zur Auflage kommt.
Mit fortschreitender Materialabnahme senken sich beide Rollen an dem Schlitten
23, bis die Rolle i i den Arbeitstisch berührt und sich dreht. Durch deren
Drehung kann wie beim durchlaufenden Arbeitsvorgang ein Impuls von einem an der
Rolle angebrachten Impulsgeber bewirken, daß die weitere Beistellung :der Schleifscheibe
unterbrochen wird und gleichzeitig den gesamten Schleifvorgang beendet.
-
Umgekehrt kann auch ;die auf der Arbeitsfläche aufliegende Rolle 2o
als Meßrolle dienen, während die auf ein Differenzmaß einstellbare und frei schwebende
Rolle i i als Anschlag dient, d. h. nach Berühren mit einem bewegten Teil der Werkzeugmaschine,
z. B. der Tischfläche, die Meßrolle-,o vom Werkstück abhebt, wodurch im Augenblick
des Stillstehens der Meßrolle .der weitere Vorschub der Schleifscheibie abgestellt
und die Werkzeugmaschine stillgesetzt werden kann.
-
In den geschilderten Beispielen (Abt. i und 3) ist für die Befestigung
.des zu bearbeitenden Materials auf dem Arbeitstisch elektromagnetische Aufspannung
angenommen.
-
Die -Fläche des Arbeitsstückes und :die Rollen können durch :Spritzwasser
oder Preßluft dauernd rein gehalten werden.