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Automatische Teilvorrichtung Die Erfindung betrifft eine automatische,
mit Drucköl betriebene Teilvorrichtung zum Teilen von geraden oder spiralgenuteten
Werkzeugen, wie z. B. Wälzfräser für Zahnräder, Walzenfräser, Keilwellenfräser usw.
Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, die Gleichmäßigkeit und Stärke eines
Flüssigkeitsdruckes zu benutzen, um die bei mechanischen Teilapparaten erfahrungsgemäß
auftretenden Mängel, unvermeidliche Fehlerquellen der mechanischen Räderübertragung,
zunehmende Ungenauigkeit bei Abnutzung und damit sich vergrößerndem Spiel des Teilmechanismus,
Nachteile der keilförmigen Rasten in Verbindung mit zu strammen oder ermüdenden
Federn auf die Zuverlässigkeit der Schaltung usw., auszuschalten.
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Die Konstruktion ist so entwickelt, daß die Abnutzung der Getriebeteile
keinen Einfluß auf die Teilgenauigkeit und Sicherheit der Schaltung ausübt, weiter,
daß in unmittelbarer Verbindung der Teilscheibe mit der Werkstückachse infolge der
sägenzahnähnlichen, einseitigen Ausbildung der Anschlagrasten eine sehr große Teilgenauigkeit
erzielbar ist und in Verbindung mit der Nichtabnutzbarkeit des Flüssigkeitsstromes
dauernd erhalten bleibt.
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Die Vorrichtung eignet sich zum Einbauen in Maschinen und Apparate
aller Art, bei denen es auf genaues automatisches Teilen ankommt, wie z. B. in Fräsmaschinen,
Scharfschleifmaschinen, Keilwellenschleifmaschinen USW.
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In der späteren Beschreibung wird ein Ausführungsbeispiel an Hand
eines Schemas beschrieben, bei dem zur Erläuterung beispielsmäßig eine Scharfschleifmaschine
für Werkzeuge zugrunde gelegt wird.
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Die der Beschreibung beiliegenden Zeichnungen stellen dar: Abb. z
ein Schema der gesamten Teilvorrichtung mit allen Zubehörteilen einschließlich Ölpumpe
und Schaltapparaten, und zwar die eigentliche Teilvorrichtung A, die Druckölpumpe
B und den Transportschlitten C für die Betätigung der verschiedenen Ölsteuerorgane,
Abb. a einen Schnitt durch die Teilvorrichtung A mit der Teilscheibe 7.
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Im Prinzip besteht die Wirkungsweise der Teilvorrichtung darin, daß
die auf der @@'erkstückspindel unmittelbar befestigte auswechselbare Teilscheibe
durch einen 'während des Arbeitsvorganges immer in der gleichen Richtung auf einen
Arbeitskolben drückenden Ölstrom mit ihrer einseitigen, geraden Anschlagfläche der
sägenzahnförmig ausgebildeten Rasten fest gegen eine Anschlagklinke mit ebener Fläche
angedrückt wird, indem durch die einfache, einseitige Ausbildung dieser beiden Anschlagflächen
die Teilscheibe leicht sehr genau hergestellt werden kann und durch die Gleichmäßigkeit
des Anpreßdruckes der Anschlagflächen gegeneinander unbedingte Spielfreiheit erreicht
wird.
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Im einzelnen ist das Zusammenwirken der verschiedenen Konstruktionsteile
der Teilvorrichtung A (Abb. z), die im nachfolgenden nur als eine der möglichen
Ausführungsarten dargestellt ist, folgendes:
Das zu teilende Werkstück
i (s. Abb. i) sitzt auf einem Dorn,-" der zwischen den Spitzen 3 und 4 drehbar
gehalten wird und über den Mitnehmer 5 von der Teilscheibenwelle 6 angetrieben wird.
Auf der Welle 6 sitzt, gegen Verdrehung gesichert, die Teilscheibe 7. Gegen die
einseitige Anschlagfläche 8 (s. Abb.2) der sägenzahnförmigen Raste g der Teilscheibe
7 legt sich unter dem dauernd in einer Richtung auf den Arbeitskolben 21 wirkenden
Öldruck die Anschlagklinke io. Diese Klinke ist schwenkbar in der Trommel ii befestigt
und wird durch eine Feder im Eingriff mit der Teilscheibenraste gehalten.
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Die von dem Öldruck auf den Kolben 21 ausgeübte Kraft wird durch folgende
Maschinenelemente auf die Werkstückspindel 6 und damit auch auf die Teilscheibe
übertragen.
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Der Kolben 21 ist als Zahnstange ausgebildet und greift in das Schneckenrad
2o ein. An diesem sind zwei Klinken 18 und ig, die abwechselnd in die Sperradkränze
16 und 17 eingreifen. Die eine Klinke nimmt bei Rechtsdrehung, die andere bei Linksdrehung
mit. Die Welle 15 ist radial verschiebbar, wodurch entweder die Klinke 18 mit Sperrad
16 oder die Klinke ig mit Sperrad 17 in Eingriff gebracht werden kann. Durch diese
Klinken wird die Drehung des Schneckenrades zo auf das Stirnrad 13 und von diesem
über das Stirnrad 12 auf die Teilscheibenwelle 6 und damit auch auf das Werkstück
übertragen.
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Das W eiterschalten des Werkstückes von Teilung zu Teilung geschieht
durch die Kraft des Ölstromes auf Kolben 21 mit Hilfe der obengenannten ?Maschinenelemente.
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Die Steuerung des Drucköles zum Weiterschalten des Werkstückes von
Teilung zu Teilung wird auf folgende Weise durchgeführt: Der hin und her gehende
Arbeitszylinder 37, der die Mutter 35 an der Leitspindel 34 hin und her schiebt,
schlägt an jedem Hubende an die Stellringe 49 oder 50 und bewegt dadurch
die Kolbenstange 51. An dieser ist eine Hülse 52 mittels Stift 52d befestigt. Die
Hülse umspannt einen Bund 53 und enthält ferner eine Fallklinke 5q., die in der
einen Bewegungsrichtung den Stift 5511 des Schaltkolbens 55 während ganz kurzer
Zeit herabdrückt und dann sofort wieder lösläßt, so daß er durch Feder- und Öldruck
wieder nach oben in seine alte Stellung gedrückt werden kann. Während der Kolben
55 kurze Zeit herabgedrückt ist, wird der in dem Ölrohr 56 in der gezeichneten Pfeilrichtung
ankommende Ölstrom auf kurze Zeit umgelenkt und geht in umgekehrter Richtung durch
die Rohre 57 und 58 zu den Zylindern 59 und 73. Der Kolben in Zylinder
59 schiebt die zwischen Spitzen 6od und hob (Abb. 2) in der Gabel
591
des Kolbens Sgd gelagerte Fallklinke 6o vor, während der Ölstrom in Rohr
58 den Zahnstangenkolben 21 an sein Hubende bringt, wobei die gerade im Eingriff
befindliche Sperrklinke 18 überspringt. Der Kolben 21 wird sozusagen aufgezogen.
Sobald die Klinke 5¢ an dem Stift 5511 des Steuerkolbens 55 vorbeigegangen ist,
springt dieser wieder hoch, und der Ölstrom wird wieder umgelenkt und fließt nun
wieder in den gefüllt gezeichneten Rohren 61 und 62 in Richtung der eingezeichneten
Pfeile 63 und 64 zu den Zylindern 59 und 73. Der Kolben in Zylinder
59 wird wieder zurückgezogen und damit auch die Klinke 6o, die auf ihrem
Rückweg die Klinke io aus der Teilscheibenraste herauszieht und sofort wieder einfallen
läßt. Zu gleicher Zeit ist der Kolben 21 wieder von der anderen Seite her gedrückt
worden und dreht über das Schneckenrad ao und die Stirnräder 12 und 13 die Werkstückspindel
um eine Kastenteilung der Teilscheibe 7 weiter. Die Klinke io gleitet währenddessen
auf den schrägen Rücken der sägenzahnförmigen Raste herab und legt sich gegen die
gerade Anschlagfläche der nächsten Teilscheibenraste.
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Um einen harten. Anschlag beim Weiterschalten zu vermeiden und ein
leichtes Ausheben der Klinke io zu sichern, ist die nachstehend beschriebene Vorkehrung
im Rahmen der Erfindung getroffen, indem an jedem Ende des Zylinders 73 eine Olstromdrossel
angebracht ist, durch die das Anstoßen des Kolbens 21 an die Stirnwände des Zylinders
73 sicher vermieden wird, so daß niemals eine Spannung zwischen Zylinderwand und
Teilscheibenraste auf dem Weg über die verbindenden Maschinenelemente eintreten
kann.
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Die Olstromdrossel kann beispielsweise im Prinzip folgendermaßen ausgeführt
sein. An der Wand des Zylinders 73 sind an jedem Ende zweiMündungen74, 75, 76, 77
(Abb.2) angebracht, von denen die Mündungen 74 und 76 etwas weiter von den Stirnwänden
des Zylinders entfernt sind als die Mündungen 75 und 77. Die Mündungen 75 und 77
gehören zu den Kanälen, in die Rückschlagventile 78 und 79 eingebaut sind.
Die Rückschlagventile öffnen sich, wenn das 01
in den Zylinder strömt, und
schließen sich, wenn das Öl aus den Zylindern herausgedrückt wird. In den Ventilkegeln
8o und 81 sind kleine Kanäle 82 und 83 angebracht, die nur eine ganz kleine Öffnung
lassen, wenn die Ventilkegel auf ihre Sitze gedrückt werden.
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Diese Ölstromdrossel hat folgende Wirkung. Wenn der Kolben 21 bei
dem beschriebenen Aufziehen sich seinem Hubende so weit genähert hat, daß er z.
B. die Mündung 76 geschlossen hat, sich also bis dahin rasch bewegen konnte, weil
das Öl durch die Mündung 76 rasch abfließen konnte, so wird das Rückschlagventil
79
geschlossen, und das Öl muß sich durch den kleinen Kanal 83 hindurchzwängen;
der Ölstrom wird dadurch abgedrosselt.
Der Kolben wird durch den
Drosselwiderstand gehemmt und verlangsamt seine Bewegung so stark, daß er in der
kurzen Zeit, während welcher das Öl in der Richtung des Pfeiles 71 strömt, nicht
bis an die Zylinderwand gelangen kann, sondern bei Wiederumkehrung des Ölstromes
noch ein Stück von der Wand entfernt ist. Durch diese Drossel wird mit Sicherheit
verhindert, daß der Kolben 21 durch die Wirkung der Leitspindeldrehung gegen die
Stirnwand gedrückt wird und eine große Spannung zwischen Klinke io und Teilscheibe
7 entsteht. Ohne die Drossel könnte diese Spannung dann eintreten, wenn nach dem
Aufziehen des Kolbens 21 in seine Anfangsstellung die von der Leitspindel herkommende
Drehbewegung den Kolben 21 noch weiter gegen die Stirnwand zu drücken sucht. Da
der Kolben aber durch die Drossel nicht bis an die Stirnwand kommen konnte, so hat
er jetzt noch etwas Weg zur Verfügung und wird der Drehung der Leitspindel folgen
können, ohne an die Stirnwand anzustoßen.
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Neben den Teilen finden noch zwei weitere Vorgänge statt, nämlich
das Drehen des Werkstückes i innerhalb jeder Teilung um die Spiralsteigung (beim
Fräser z. B. um die Spiralnuten-Steigung) und die Hinundherbewegung eines Werkzeuges
74.a (bei einer Scharfschleifmaschine beispielsweise die Scharfschleifscheibe).
Auch diese Bewegungsvorgänge sind hydraulisch unter Zuhilfenahme mechanischer Antriebselemente,
wobei es im Sinne des Erfindungsgedankens von Wichtigkeit ist, daß auch diese beiden
Bewegungsvorgänge in zwangsläufiger Abhängigkeit voneinander und von der Bewegung
des Weiterteilens des Werkstückes vor sich gehen.
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Die Drehung des Werkstückes i im Sinne der Spiralsteigung.innerhalb
jeder Umfangsteilung wird folgendermaßen erzeugt.
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Die an der Leitspindel 34 entlang gleitende Mutter 35, die mit Hilfe
des Arbeitszylinders 37 und des axial nicht verschiebbaren Kolbens 38 hydraulisch
hin und her geschoben und durch das Rohr 36 mittels Nut und Feder am Drehen verhindert
wird, dreht die Leitspindel 34. um ihre Achse. Diese Drehung wird durch die Kegelräder
29 bis 33 und durch die Wechselräder 25 bis 28 über die Trommel i1, Klinke io und
Teilscheibe 7 auf die @#@'elle 6 und das Werkstück i übertragen.
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Diese Drehung der Leitspindel kann selbstverständlich auch auf anderem
Wege als durch axiale Verschiebung der Mutter 35 an, der Leitspindel entlang bewirkt
werden, z. B. durch Drehen der Mutter mittels Schnecke und Schneckenrad 39 und q0.
Eine solche Drehung der Mutter und damit der Leitspindel wird in ganz gleicher «'eise
auf dem Weg über die gleichen Wechselräder und sonstigen Übertragungselemente auf
das Werkstück i übertragen. Diese Art der Drehung ist z. B. unerläßlich, wenn die
Teilvorrichtung an einer Scharfschleifmaschine eine Spanzustellung des Werkstückes
bewirken soll.
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Stimmt die gewünschte Spiralsteigung des Werkstückes i mit der Steigung
der Leitspindel überein, dann sind Wechselräder im Übersetzungsverhältnis i : i
aufzustecken. Ist die Steigung größer oder kleiner, so muß die größere oder kleinere
Drehung des Werkstückes i durch Wechselräder mit entsprechendem Zähnezahlverhältnis
übertragen werden.
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Eine besondere Eigenart der Teilvorrichtung mit entsprechenden Auswirkungen
besteht darin, daß der Ölstrom, der den Schaltvorgang beim Teilen verursacht, mit
dem Ölstrom, der die Hinundherbewegung des Werkzeuges 7q.a besorgt, zwangsläufig
in Verbindung steht. Dadurch wird erreicht, daß die Längsbewegung des Werkzeuges
7.4a (Schleifscheibe) erst dann umkehren kann, wenn der Teilvorgang beendet ist.
Die Abhängigkeit der Längsbewegung von der Teilbewegung ist eine zuverlässige Sicherung
gegen Fehlschaltungen. Im einzelnen zeigt sich das wie folgt Während des Teilvorganges
bleibt der Arbeitszylinder 37 mit Mutter 35 und Werkzeug 74" einen Augenblick stehen,
weil der verschiebende Öldruck sich durch das Umsteuern des Ventils 55 plötzlich
vermindert, indem das Öl zum Aufziehen der Kolben 21 und 59a in die Zylinder 73
und 59 geleitet wird.
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Eine weitere Eigenart der vorliegenden Teilvorrichtung ist eine besondere
Vorkehrung zum Ausgleichen der Wirkungen von Verdrehungen, Spannungen, Spiel usw.,
die bei allen Teilvorrichtungen unvermeidlich sind, also auch bei der vorliegenden,
nämlich überall dort, wo Kräfte mechanischer oder hydraulischer Art auf Zahnräder,
Wellen usw. einwirken.
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Diese Spannungen in den mechanischen Übertragungselementen, wie Zahnrädern,
Wellen usw., wirken sich dahin aus, daß die Teilscheibe 7 mit dem Werkstück i während
der Verschiebung der Mutter 35 an der Leitspinde134 entlang in der einen Richtung
nicht genau die gleiche Stellung behält wie während der Verschiebung der Mutter
in der anderen Richtung, sondern durch die Elastizität der mechanischen Teile der
Vorrichtung sich etwas gedreht hat. Diese Veränderung der Stellung des Werkstückes
wäre sehr nachteilig weil das Werkstück während des Werkzeugdurchganges in der einen
Richtung eine andere Stellung zum Werkzeug einnehmen würde als bei seinem Durchgang
in der anderen Richtung.
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Durch die nachstehend beschriebene besondere Vorkehrung im Rahmen
der Erfindung wird diese unerwünschte Verdrehung des Werkstückes ausgeglichen. Die
Vorkehrung besteht darin, daß die Leitspindel 34 hydraulisch in
Richtung
ihrer Achse verschoben wird, und zwar derart, daß diese Verschiebung stets im Augenblick
der Umkehrung der Bewegungsrichtung der :Mutter 35 stattfindet und stets der jeweiligen
Bewegungsrichtung der Mutter entgegengesetzt gerichtet ist. Im einzelnen wird dies
mit folgenden Mitteln erreicht: Die Leitspindel 34 ist axial verschiebbar gelagert
und wird durch Längslager in der verschiebbaren Lagerbüchse 41 gehalten. Die Lagerbüchse
41 wird durch den Hebel 42 und den Kolben 43 verschoben. Der Hub ist durch die Einstellschrauben
44 und 45 begrenzt. Der Kolben 43 wird in dem Zylinder 43 von einem Zweig
des gemeinsamen Druckölstromes bewegt. Dieser Zweig des Druckölstromes steht durch
die Rohre 43L und 43c mit den Rohren 38a und 38L in unmittelbarer Verbindung und
wird zusammen mit dem Ölstrom für die Mutterbewegung durch das Steuerorgan 72 gleichzeitig
gesteuert.
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Damit die axiale Verschiebung der Leitspindel 34 immer der jeweiligen
Bewegungsrichtung der Mutter 35 entgegengerichtet ist, wird der Anschluß der Rohre
43L und 430 an die Leitungen 3811 und 38L einerseits und Zylinder 4311 anderseits
entsprechend gewählt.
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Die `Wirkung dieser axialen Verschiebung der Leitspindel ist folgende:
Da die Mutter 35 durch das Rohr 36 am Drehen verhindert ist, muß eine axiale Verschiebung
der Leitspindel 34 in der Mutter eine Drehung der Leitspindel 34 verursachen. Diese
Leitspindelverdrehung wird durch die bereits beschriebenen mechanischen Mittel auf
die Teilscheibe und das Werkstück übertragen. Durch die richtige Wahl der Verschiebungsrichtung
der Leitspindel wird auch die Drehrichtung des Werkstückes bestimmt, und zwar derart,
daß die unerwünschte Verdrehung des Werkstückes ausgeglichen wird, indem das Werkstück
in seine richtige Stellung zurückgedreht wird.
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Das gezeichnete Werkstück i ist nach einer linksgängigen Spirale genutet,
und die Steuerorgane werden alle hierauf eingestellt. Soll ein Werkstück bearbeitet
werden, das nach einer rechtsgängigen Spirale genutet ist, so muß das Werkstück
sich in umgekehrter Richtung drehen, als Pfeil 23 zeigt, trotzdem die Mutter 35
im Sinne des Pfeiles 67 an der Leitspindel entlang bewegt wird. Um keine Wechselräder
auswechseln zu müssen, ist eine Kupplung 68 vorgesehen, die, mittels Handhebel
69 geschaltet, entweder das Kegelrad 32 oder das Kegelrad 33 mit der Leitspindel
34 verbindet.
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Da auch die Druckrichtung des Preßöles auf den Kolben 21 umgekehrt
werden muß sowie auch die Sperrichtung der Sperräder 16 und 17,
so ist der
Kolben 15 axial von Hand verschiebbar. Durch Herausziehen kann anstatt des
Sperradkranzes 16 der Sperradkranz 17 mit der Sperrklinke ig in Eingriff gebracht
und die Sperrklinke 18 in eine Aussparung gerückt werden, so daß sie nicht mehr
mitnimmt. Gleichzeitig wird der Steuerkolben 7o verschoben und lenkt den Ölstrom
um, und zwar derart, daß seine Druckrichtung der Pfeilspitze 71 entspricht und damit
auch das Werkstück i durch Vermittlung der Elemente 2o, 15, 13, 12, 6, 5 und 2 umkehrt.