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Vorrichtung zum maßstäblichen Einstellen des Werkstücks in bezug auf
zwei zueinander senkrechte Achsen Vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Festlegen beliebig vieler Punkte auf einem Werkstück von einem Nullpunkt aus.
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Es war bisher üblich, die Stellung des auf einemLeitspindelschlitten
angeordnetenWerkzeugs oder Werkstücks durch eine mit Teilung versehene Buchse auf
der Leitspindel einzustellen; hierbei summieren sich jedoch alle Fehler in der Leitspindel
oder den sonstigen Antriebsmitteln, die durch Ungenauigkeiten beim Schneiden der
Gewinde oder durch Abnutzung entstanden sind.
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Um diese Mängel zu vermeiden, werden erfindungsgemäß in dem Antrieb
der Schlittengetriebe Magnetkupplungen vorgesehen, deren Stromkreis durch Öffnen
von Kontakten unterbrochen wird, und zwar mittels an den Schlitten befestigter und
maßstäblich einstellbarer Anschläge. Das Unterbrechen der Tischbewegung geschieht
so unabhängig von der Genauigkeit der Antriebsorgane.
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Zur näheren Erklärung sind in den beiliegenden Zeichnungen verschiedene
Anwendungsmögliclikeiten der verbesserten maßstäblichen Einstellung schematisch
dargestellt.
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Abb. i stellt eine Gesenkfräs- oder gewöhnliche Fräsmaschine dar,
in Verbindung mit einem Schaltungsschema, welches charakteristisch für Werkzeugmaschinen
ist, die einen in zwei rechtwinkligen Richtungen beweglichen Schlitten aufweisen;
Abb. z ist eine ähnliche schematische Abbildung, welche die Einstellvorrichtung
an einem von Hand bewegten Werktisch darstellt; Abb. 3 ist eine vergrößerte Teilansicht
der Vorrichtung, welche die Anwendung eines Noniusblocks zeigt; Abb. 4. ist eine
vergrößerte Ansicht der Meßeinrichtung, welche die Anwendung eines Mikrometers in
Verbindung mit Endmaßen darstellt; Abb. 5 zeigt die Anwendung von Johannson-Blöcken
als Meßeinrichtung.
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Auf dem Bett i ist der Säulenschlitten 2 angeordnet, der auf den Gleitbahnen
3 durch die mittels der magnetischen Kupplungen 5 gedrehte Leitspindel q. bewegt
wird. Diese Kupplungen arbeiten mit den Scheiben 6 zusammen, die auf dem Ende 7
der Leitspindel gleitbar aufgekeilt sind. Die magnetischen Kupplungen 5 tragen die
auf der Spindel sich lose drehenden Kegelräder 8, welche mit einem durch Motor io
getriebenen Kegelradritzel 9 dauernd im Eingriff stehen, wodurch sich die
beiden Kegelräder in entgegengesetzten Richtungen drehen. Wenn die eine
oder
die andere der magnetischen Kupplungen 5 unter Strom gesetzt wird, so wird die Scheibe
6. von. der einen :oder der anderen Kupplung angezogen, wodurch das eine oder das
andere Kegelrad mit der Spindel gekuppelt wird, so daß die Leitspindel 4 den Säulenschlitten
:2 in einer oder der anderen Richtung verschiebt. Im vorliegenden Falle steuert
die magnetische Kupplung 5 an der rechten Seite (Abb. i) den Vorschub des Säulenschlittens
2 von rechts nach links. Ein Werkstückschlitten i i wird durch die drehbar in dem
Säulenschlitten :2 gelagerte Leitspindel 13 : rechtwinklig zur Säulenschlittenbewegung
angetrieben. Die Leitspindel 13 wird ähnlich wie die, waagerechte Spindel ¢ durch
die magnetischen Kupplungen 14 angetrieben, die mit den auf dem äußeren Ende 16
der Leitspindel gleitbar aufgekeilten Kupplungsscheibeni5 zusammenarbeiten. Die
Kupplungen 14 sind mit den durch das Kegelradritzel 18 angetriebenen Kegelrädern
17 ausgerüstet. Das Kegelradritzel i8 sitzt auf der Welle des Motors i9 und erzeugt
daher die Vorschubbewegung des Werkstückschlittens i i in beiden Richtungen entsprechend
der Drehrichtung der Leitspindel 13. In vorliegendem Falle dreht die untere magnetische
Kupplung 14 die Leitspindel 13 so, daß der Schlitten i i aufwärts bewegt
wird. Das Arbeitsstück :2o, welches eine Lehrenplatte, ein Gesenk oder ähnliches
sein mag, kann auf dem Arbeitsschlitten i i auf irgendeine bekannte Weise, z. B.
durch Spanneisen ?- i, wie in Abb. i gezeigt, festgehalten werden.
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Das Arbeitsstück ist auf der Stirnseite des Schlittens i i befestigt
und kann in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen mit Hilfe der Leitspindeln
4 und 13 bewegt werden. Zur Einstellung des Werkstückes in waagerechter Richtung
sind Einrichtungen vorgesehen, die den Stromkreis der magnetischen Kupplung 5 unterbrechen,
wenn der Säulenschlitten 2 einen vorher bestimmten Punkt erreicht hat. In der dargestellten
Ausführungsform wird dies auf folgende Weise erreicht. Der Arm 22 ist an dem Maschinenrahmen
i befestigt und trägt den drehbar angeordneten Arm a4, dessen oberes Ende mit einem
gehärteten Anschlag 25 versehen ist. Dieser Knopf 25 kann mit einer passenden Endfläche,
z. B. dem Ende 26 einer Mikrometerschraube 27, in Berührung kommen. Das Mikrometer
ist in einem einstellbaren, auf der Stange 29 gleitbaren Block 28 angeordnet. Die
Enden der Stange 29 werden durch Lager 30 und Schrauben 31 an der Seite des
Säulenschlittens 2 gehalten. Der einstellbare Anschlag 28 kann in irgendeiner eingestellten
Stellung durch die Stellschraube 32 feststellbar gemacht werden. Die Stellring des
einstellbaren Anschlags28 zur Bestimmung des Abstandes eines gewünschten Punktes
auf dem Arbeitsstück von der vorher bestimmten Nullstellung kann genau gemessen
und durch die verschiedensten Normalmaße erreicht werden. In der in Abb. i gezeigten
Ausführungsform ist ein Mikrometer in Verbindung mit genau kalibrierten Endmaßen
angenommen. Diese Meßeinr ichtung ist etwas deutlicher in Abb. 4 dargestellt. Block
33 wird durch die Stellschraube 34 auf der Stange 29 in der Nähe des einen Stangenendes
festgehalten und dient als Anfangs- oder Nullpunkt, von welchem aus der Betrag,
um den der einstellbare Anschlag 28 entlang der Stange 29 bewegt worden ist, genau
bestimmt werden kann. Der einstellbare Anschlag 28 hat einen seitlichen Ansatz35
mit einer Bohrung36, auf deren Grund der gehärtete Knopf 37 liegt. Der Block 33
ist mit einem dem Ansatz 35 entsprechenden Ansatz 38 mit dem gehärteten Zapfen 39
versehen. Zapfen 39 ist so angeordnet, daß» er in die Bohrung 36 eindringen kann
und mit dem Knopf 37 in Berührung kommt, wenn der Anschlag 28 auf der Stange 29
bis in die Nullstellung bewegt wird. Wenn der Anschlag 28 in eine gegebene bestimmte
Stellung eingestellt werden soll, so können die der gewünschten Länge entsprechenden
Endmaße 40 in die Bohrung 36 eingeführt und mit dem Zapfen 39 in Berührung gebracht
werden, wobei sie durch eine geeignete Buchse 4i unterstützt werden. Die Endmaße
40, die in allen Normallängen erhältlich sind, können zu mehreren zwischen der Bohrung
36 und dem Zapfen 39 durch geeignete Verbindungsbuchsen 41 zusammengehalten werden.
Gewöhnlich wird die Mikrometerschraube27 für einen Meßbereich von 25 mm vorgesehen.
Der Abstand des Mikrometerschraubenzapfens 26 von dem Nullanschlag kann also durch
genau kalibrierte Endmaße 40 und der von der Mikrometerschraube 27 erhältlichen
Einstellung bestimmt werden. Es ist daher ersichtlich, daß die Abmessungen mit der
Vorrichtung zum maßstäblichen Einstellen unabhängig von irgendwelchen mechanischen
Fehlern der Leitspindeln eingestellt werden können.
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Wie oben beschrieben, werden die Leitspindeln4 und 13 mit Hilfe
der magnetischen Kupplungen 5 und 14 gedreht, während ihr Vorschub durch Unterbrechen
des Stromkreises für diese Kupplungen begrenzt wird. Zu diesem Zwecke ist der Hebe124
mit einem Kontakt 42 versehen, der mit einem festliegenden Kontakt 43 zusammenarbeitet;
dieser Kontakt 43 sitzt an dem aus Isolationsmaterial bestehenden Block 44, der
an dem Arm 22 befestigt ist. Eine Feder 45 hält den
Kontakte 42,
..1.3 geschlossen. Der Kontaktliebel24 wird durch die Maschine geerdet, wie bei
4.6 schematisch dargestellt, während der Kontakt 4.3 durch die Leitung 4.7 mit einem
Relaismagneten 4.8 verbunden ist. Der Stromkreis wird durch Leitung 49 zu dem \N
iederspannungsumformer 5o, der bei 51
geerdet ist, geschlossen. Ein Anker
52, der mit dem Relaismagneten 48 zusammenarbeitet, ist mit einer Feder 53 versehen,
die den Anker 52 entgegen der Richtung der Anziehungskraft des Magneten halten soll.
Wenn der Relaismagnet 4.8 unter Strom steht, wird der Anker 5 2 angezogen und schließt
den Kontakt 54., der durch die Leitung 55 mit einem Steckkontakt 56 verbunden ist,
der außerdem das Ende einer zweiten Leitung 57 trägt, die bei 58 mit dem Anker 52
in Verbindung steht. Wird der Steckkontakt 56 in seine Steckdose 59 gesteckt, so
wird dadurch die Leitung 55 mit der Leitung 6o verbunden, und Leitung 57 wird an
die Leitung 61 gelegt, die zu der Plusseite des Arbeitsstromkreises von höherer
Spannung zum Betrieb der magnetischen Kupplungen führt. Der Relaismagnet 48 ist
so angeordnet, daß .er nur den Stromkreis durch die Leitung 6o, 61 steuert, der
zu der rechten magnetischen Kupplung 5 führt, welche den Vorschub des Säulenschlittens
2 von rechts nach links bewirkt. Die linke magnetische Kupplung 5 ist durch die
Leitung 62 unmittelbar mit dem Umschalter 63 verbunden. An diesen Schalter 63 ist
außerdem die Leitung 61 angeschlossen, die dadurch gleichfalls an die Plusseite
des Arbeitsstromkreises 64. gelegt werden kann. Schalter 63 ist ein einpoliger Umschalter,
durch den die positive Seite des Arbeitsstromkreises vonLeitung64 entweder auf Leitung
6 i oder auf Leitung 62 geschaltet werden kann, um eine oder die andere der magnetischen
Kupplungen 5, je nach der gewünschten Vorschubrichtung des Säulenschlittens 2, unter
Strom zu setzen. Wenn die Maschine für gewöhnliche Arbeitsbedingungen benutzt wird,
ist es weder notwendig noch wünschenswert, daß das für die Auslegearbeit vorgesehene
Relais .48 den Arbeitsstromkreis durch die -Leitung 6o, 61 steuert; in diesem Falle
wird der Steckkontakt herausgezogen und der Verbindungskontakt 65 in die Steckdose
59 gesteckt, wodurch der Arbeitsstromkreis durch die Leitung 6o und 61 unmittelbar
zu der rechten magnetischen Kupplung geführt wird. Die Stromkreise der magnetischen
Kupplungen 5 werden durch die Leitungen 67 und 68 nach der Minusseite des Arbeitsstromkreises
66 hin geschlossen, wie aus Abb. i ersichtlich.
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In Abb. 2 ist die Anwendung der verbesserten Einstellvorrichtung für
Handantrieb von Leitspindeln- dargestellt, da eine Vorrichtung dieser Art sehr leicht
an vorhandenen Maschinen durch Hinzufügung der magnetischen Kupplung an den Enden
der Leitspindeln von Fräsmaschinen, Hobelmaschinen, Drehbänken oder ähnlichen Maschinen
angebracht werden kann. Mit der Ausnahme, daß diemagnetischenKupplungen von Hand
geschaltet werden, stimmt die Anordnung des in Abb. 2 gezeigten Auslegetisches,
der Vorschubspindel und der den Kontakt unterbrechenden Teile zum Stillsetzen des
Vorschubes im wesentlichen mit der in Abb. i gezeigten Anordnung überein. Bei dieser
Ausführungsform werden die Leitspindeln 4. und 13 nur mit einer einzelnen
magnetischen Kupplung 69 ausgerüstet, die mit der auf einem Zapfen 71 verschiebbar
aufgekeilten Scheibe 7o zusammenarbeitet; der Zapfen 7i trägt eine Handkurbe172
und ist mit einem Zahnrad 73, das mit einem Ritzel 7,4 auf dem Zapfen 75 im Eingriff
ist, ausgerüstet. Zapfen 75 ist in dem Lagerbock 76, der gleichzeitig das Lager
für den Zapfen 71 trägt, drehbar angeordnet. Das Ende der Ritzehvelle 75 ist mit
einem Vierkant versehen, so daß die Leitspindel für Feineinstellungen über dieses
Vorgelege bewegt werden kann. Durch die Leitungen 77 und 78 von der Minusseite aus
mit dem Relaisanker 52, der mit dem Relaismagneten 48 zusammenarbeitet, verbunden,
wird der Stromkreis von dem Anker 52 aus durch die Leitung 79 und den Schalter 8o
an die Plusseite des Arbeitsstromkreises gelegt.
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Der Kontakthebel24, der die magnetische Kupplung durch das Relais
48 steuert, und die einstellbare Meßv orrichtung 28 für die Bewegung des Kontakthebels
und zum Unterbrechen des Steuerungsstromkreises sind, wie bei der Beschreibung des
waagerechten Vorschubes in den Ausführungsformen nach Abb. i und 2 beschrieben,
mit den entsprechenden Teilen, die den senkrechten Vorschub steuern, identisch.
Dasselbe Schaltungsschema und dieselbe Arbeitsmethode ist für beide Vorschubrichtungen
anwendbar.
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Abb.3 zeigt eine andere Ausführungsform der Meßeinrichtung; die Stange
29 ist hier durch den Maßstab 82 ersetzt worden, auf dem ein Noniusblock 83, entsprechend
dem Anschlag 28, gleitbar angeordnet ist. Dieser Noniusblock kann entlang dem Maßstabe
eingestellt werden, um jeden gewünschten Abstand entweder zur Errichtung des Nullpunktes
oder zur Bestimmung eines Punktes, an dem eine Bearbeitung erfolgen soll, zu erhalten.
Der Noniusblock 83. wird so ausgeführt, daß er unmittelbar mit dem Knopf 25 des
Kontakthebels 25 in Berührung kommt. Die Vorrichtung arbeitet im wesentlichen
so
wie die Vorrichtung mxt dem Mikrometer nach Abb. 1, 2 und 4.
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Es ist außerdem möglich, die Abmessungen mit Hilfe von johannson-Blöcken
84 zu bestimmen, wie in Abb. 5 gezeigt; die Blöcke werden in einem Halter 85 zusammengestellt,
der an der Maschine an Stelle der Stange 29 oder des Maßstabes 82 angebracht ist.
Die Blöcke 84 werden durch eine Schraube 86 festgehalten. Wenn johannson-Blöcke
benutzt werden, ist es wünschenswert, den Halter 85 so zum Hebel 24 anzuordnen,
daß die Blöcke unmittelbar mit dem gehärteten Kopf 25 am Kontakthebel zur
Unterbrechung des Stromkreises und zum Stillsetzen des Vorschubes auf dieselbe Art
wie der Anschlag 28 (Abb. i und 2) zusammenarbeiten.
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Im folgenden soll die Arbeitsweise an einem Beispiel erläutert werden.
Es soll ein Loch an einem bestimmten Punkte A in eine Lehrenplatte :2o gebohrt,
aufgerieben und ausgesenkt werden. Die Achse des Werkzeuges, das genau über dem
Punkt A .eingestellt werden muß, ist als der Mittelpunkt des schraffierten Kreises
B dargestellt.
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Um nun einenAnfangspunktfür dieWaagerechte zu bestimmen, wird der
Block 28 bis in seine Nullstellung (in bezug auf den Block 33, Abb. 4) zurückgeschoben,
d. h. es soll kein Endmaß 40 zwischen 33 und 28 eingelegt sein. Die Stellung des
Werkzeuges oder der Spindel B in bezug auf die rechte Kante 87, welche bearbeitet
sein sollte, muß dann genau durch geeignete Meßinstrumente oder Lehren festgestellt
werden, nachdem der Säulenschlitten ä durch die rechte Magnetkupplung '5 so weit
bewegt worden ist, bis das Ende 26 der Mikrometerschraube gegen den Kontakthebel
24 anstößt, wodurch der Kontakt 42 unterbrochen, damit der Säulenschlitten 2 zum
Stillstand gebracht und eine NTullstellung hergestellt wird. Von der Nullstellung
aus wird der Abstand des Punktes A, dessen Abstand von der Kante 87 der Lehrenplatte
bekannt ist, bestimmt. Der Säulenschlitten?- wird dann nach rechts bis zu der im
wesentlichen in Abb. i gezeigten Stellung durch die linke magnetische Kupplung 5
zurückbewegt. Nachdem der Schlitten so nach rechts bewegt worden ist, wird der Anschlag
28 in bezug auf seine vorhergehend festgelegte Nullstellung mit Hilfe der Endmaße
4o und des Mikrometers 27 so eingestellt, daß das Ende 26 der Mikrometerschraube
den gewünschten Abstand von dem hergestellten Nullpunkt aufweist, was dann den Abstand
des Punktes A von der Kante 87 ergibt. Die rechte Magnetkupplung 5 bewegt dann den
Schlitten :2 wieder nach links, bis das Ende der Mikrometerschraube 26 den Kontakthebel
24 bewegt und den Kontakt42,43 unterbricht, wodurch der Schlitten zum Stillstand
gebracht wird. Sobald der Schlitten zum Stillstand gebracht worden ist, kann man
leicht erkennen, daß die waagerechte Entfernung des Punktes A genau festgelegt ist,
ohne daß durch den Arbeiter weitere Berechnungen vorzunehmen sind.
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Da der Punkt A in Abb. i, an dem die Bearbeitung vor sich gehen soll,
unterhalb der Linie zwischen B und C liegt, ist es notwendig, den Werkstückschlitten
i i um einen vorbestimmten Betrag aufwärts zu bewegen, um den Punkt A auf der durch
C gehenden senkrechten Linie festzulegen. Dies geschieht genau so, wie für die waagerechte
Einstellung beschrieben wurde. Die Nullage der unteren Kante 88 der Lehrenplatte,
welche ebenso wie die Kante 87 bearbeitet ist, muß also festgestellt werden, da
die Messungen von dieser Kante aus bestimmt werden. Anschlag 28 an dem senkrecht
beweglichen Schlitten i i wird zuerst eingestellt, um die Nullstellung der unteren
Kante 88 der Lehrenplatte zu bestimmen, worauf mittels der oberen magnetischen Kupplung
14 der Schlitten i i abwärts bis in die in Abb. i gezeigte Stellung bewegt wird,
wo das EndeB des Werkzeuges auf einer horizontalen Linie B-C oberhalb des zu bestimmenden
Punktes dargestellt ist. Es werden dann zwischen dem Anschlag 28 und dem festen
Anschlag35 Endmaße4o eingelegt, und die Mikrometerschraube 27 am Vertikalschlitten
wird so eingestellt, daß das Ende der Mikrometerschraube 26 einen Abstand von dem
errichteten Nullpunkt hat, der dem gewünschten senkrechten Abstand des Punktes A
von der bearbeiteten Kante 88 der Lehrenplatte entspricht. Mittels der unteren Magnetkupplung
1q. wird dann der Schlitten auf--,\,ärts bewegt, um das Werkstück in die durch den
gestrichelten KreisD angezeigte Stellung zu bringen, unter der Voraussetzung, daß
die vorher beschriebene waagerechte Einstellung noch nicht stattgefunden hat. Es
ist leicht zu erkennen, daß, wenn die waagerechten und senkrechten Maße vor der
Ausführung der Vorschubbewegung der beiden Schlitten gemacht werden und dann beide
magnetischen Kupplungen (die rechte Kupplung 5 und die untere Kupplung 14) gleichzeitig
zur Wirkung kommen, die Lehrenplatte 20 ohne weiteres richtig eingestellt wird.
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Die einzustellenden Abmessungen sind nur von dem Arbeiter abhängig,
und alle Fehler werden ausgeschieden, weil sowohl die Einstellung des Nullpunktes
als auch die Bestimmung der gewünschten PunkteA durch Unterbrechen der Kontakte
und durch Stillsetzen der Schlitten unter gleichen Bedingungen vorgenommen wird.
Die entsprechenden Leitspindeln werden lediglich als Bewegungselemente
benutzt
und haben nichts mit den Abmessungen oder mit der Einstellung der abgemessenen Abstände
zu tun.
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Die Arbeitsweise der Verbesserungen mit handangetriebenen Kupplungen,
wie in Abb.2 gezeigt, stimmt im wesentlichen mit der in Abb. i beschriebenen Arbeitsweise
überein; der einzige Unterschied ist der, daß die Einzelkupplung 69 für die entsprechenden
Spindeln für die Umkehrung der Vorschubbewegung nach Unterbrechung der Kontakte
42,43 benutzt werden kann, wenn der Schalter 8o umgelegt worden ist, um den Stromkreis
durch die Leitung 89 zu schließen. Die Ausführungsform der Vorrichtung, wie im wesentlichen
in Abb. 2 dargestellt ist, kann als Einstelltisch benutzt werden, ' wenn man den
Schlitten i i waagerecht legt, so daß die beiden Vorschubbewegungen in einer waagerechten
Ebene rechtwinklig zueinander liegen. Bei dieser Anordnung kann die Vorrichtung
auf dem Tisch einer Bohrmaschine angeordnet «-erden und zum maßstäblichen Einstellen
von Punkten, an denen Löcher gebohrt werden sollen, benutzt werden.