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Kopiervorrichtung mit hydraulischem Antrieb für Werkzeugmaschinen,
insbesondere für Feinbohrwerke Die Erfindung betrifft eine Kopiervorrichtung mit
hydraulichem Antrieb für Werkzeugmaschinen, insbesondere für Feinbohrwerke. Es sind
bereits hydraulisch arbeitende Kopiervorrichtungen zum Formendrehen bekannt, bei
denen das den Zufluß des Druckmittels zum Arbeitszylinder regelnde Steuerventil
über ein Hebelgetriebe einerseits von dem mit dem Arbeitszylinder in Verbindung
stehenden Werkzeug seine Rückstellung erfährt und anderers,mts durch einen Taster
verstellt wird, der sich an einer Lehre entlang bewegt. Das Steuerventil, dessen
geringfügigste Bewegung sich naturgemäß sehr stark auf die Vorschubbewegung des
Werkzeugs auswirkt, unterliegt hierbei auch der veränderlichen Rückstellkraft, die
von einer Feder auf das die Steuerbewegungen vermittelnde Gestänge ausgeübt wird.
Diese Anordnung ist zur Erzielung der hohen Bearbeitungsgenauigkeiten, die insbesondere
bei Feinbohrwerken verlangt werden, nicht geeignet, da hierbei das Auftreten von
Schwingungen und Längenänderungen in den die Steuervorrichtung beeinflussenden Stellteilen
unvermeidlich ist, ebenso wie das Auftreten unterschiedlicher Belastungen der Stellteile,
das entsprechende Verformungen bedingt. Die geschilderten Nachteile der bekannten
Einrichtung werden äuch dadurch nicht überwunden,wenn gemäß weiteren bekannten Bauweisen
die Verstellung des Steuerschiebers von der Rückstellbewegung getrennt wird, die
gemäß den zuletzt erwähnten Bauweisen von dem Steuerschiebergehäuse ausgeführt wird,
das zu diesem Zweck in Verbindung mit dem Werkzeug steht. Auch diese Anordnung ist
mangels Vorhandenseins geeigneter Mittel zur Ausschaltung von Spiel und veränderlichen
Beanspruchungen aus den übertragungsgliedern zwischen der Steuervorrichtung und
dem Abtastglied bzw. dem Werkzeug nicht zur Erzielung der der Erfindung zugrunde
liegenden hohen Genauigkeitsanforderungen geeignet. Gemäß der Erfindung werden die
Nachteile der bekannten Kopiervorrichtungen beseitigt und eine höchsten Genauigkeitsanforderungen
genügende Kopiervorrichtung dadurch geschaffen, daß die die Verstellbewegungen der
Steuervorrichtung bewirkenden Teile zwecks Ausschaltung von totem Gang unter der
Wirkung einer unveränderliche:neinstellbaren Vorspannung stehen, die von einem durch
die Druckflüssigkeit beaufschlagten Kolben auf sie ausgeübt wird. Die Erzielung
einer einstellbaren unveränderlichen, auf die am Steuerschieberangreifenden Stellglieder
wirkenden Spannung wird gemäß der Erfindung dadurch ermöglicht, daß der steuernde
:Maschinenteil, z. B. der unter der Wirkung der Lehre verstellte Steuerschieber,
durch eine am unteren Ende des Steuerschiebers
angeordnete Druckkammer
mit regelbarem Überdruckventil gegenüber dem Gehäuse bzw. einem anderen mit dem
zu steuernden Maschinenteil in Verbindung stehenden Teil .unter eine gleichbleibend-
einstellbare Spannung gesetzt wird, die von dein steuernden Maschinenteil, z. B.
der Abtastlehre, aufgenommen wird. Die die Rückstellung bewirkenden Stellteile werden
erfindungsgemäß in einfacher Weise dadurch unter die erforderliche einstellbare
gleichbleibende Spannung gebracht, daß die mechanische Wirkungsverbindung zwischen
dem Steuergehäuse und dem zu steuernden Maschinenteil, beispielsweise einer Druckstange,
mittels eines oder mehrerer Kolben, die in Zylindern des Gehäuses geführt sind und
dieses unter regelbarem Flüssigkeitsdruck gegenüber dem NZaschinengestell abstützen,
unter gleichbleibenden einstellbaren Kraftschluß gesetzt wird. Um auch die Einwirkung
veränderlicher Kräfte auf die Stehteile des Steuergetriebes vom Werkzeug aus weitgehend
auszuschalten, wird ferner erfindungsgemäß in ähnlicher Weise, wie dies bereits
zur Versteifung des Antriebes bei Flüssigkeitsgetrieben aller Art allgemein bekannt
ist, in der Druckinittelrückflußleitung des Arbeitszylinders ein regelbares Drosselventil
angeordnet. Um auch die veränderlichen Reibungskräfte, die infolge des unvermeidlichen
Auftretens quer zur Längsachse des Abtastgliedes gerichteter Kräfte durch die Führung
des Abtastgliedes bedingt werden, weitestgehend auszuschalten, erfolgt die Übertragung
der Bewegung der Abtastrolle auf die Kolbenkette über ein Zwischenstück, das zwischen
in Prismen gelagerten Kugelreihen geführt ist -und g-(#g.en dessen vorzugsweise
ebene Stirnfläche sich die gewölbte Stirnfläche des äußersten Kolbens der Kolbenkette
legt.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
bei Anwendung auf eine Kopiervorrichtung für Feinbohrmaschinen.
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Hierbei zeigt AM. i eine Gesamtansicht, Abb. z einen Längsschnitt
durch die Steuervorrichtung, Abb. 3 eine Einzelheit des Steuergehäuses im Schnitt,
Abb. 4. eine weitere Einzelheit des Steuergehäuses im Schnitt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel ist die mit den Bohrwerkzeugen i versehene
Bohrspindel 2 in dem Spindelkopf 3 gelagert. Zwecks radialer Verstellung der Bohrwerkzeuge
ist in der hohlen Bohrspindel 2 axial verschiebbar eine Druckstange 4 angeordnet,
die mittels Keilflächen o. dgl. in an sich bekannter Weise die radiale Verstellung
der Werkzeuge r bewirkt. An ihrem freien Ende trägt die Druckstange 4 den Kolben
5, der in dein Zylinder'6 über die Zuleitungen 7 und 8 beiderseits mit einem Druckmittel
beaufschlagt werden kann. Die Leitungen 7, 8 sind an das Steuergehäuseg angeschlossen,
in dessen Führungsbuchse io der vorzugsweise in Form einer gelenkigen Kolbenkette
ausgebildete Steuerschieber angeordnet ist. Dieser steht mit einer Tastrolle i i
in Verbindung, an der die abzutastende Lehre 1a vorbeibewegt wird. Sie ist zu diesem
Zweck durch eine Verbindungsstange 13 mit dem Werktisch 14 des Feinbohrwerkes verbunden.
Das Gehäuse 9 steht durch eine Zahnstange 15, Zahnräder 16
und 17 und eine
weitere Zahnstange 32 mit der Druckstange 4 in Verbindung derart, daß die Stellung
des Gehäuses 9 genau der Stellung der Druckstange 4 entspricht.
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Uni eine genaue Einstellung der Glieder der Kolbenkette 18, 2.1.,
27, 38 finit Bezug auf die Deckung der gegenüberliegenden Steuerkanten zu ermöglichen,
wird zwischen den einzelnen Kolben eine Stellvorrichtung 4o angeordnet, die aus
einer an den beiden Enden mit Gewinde 45 versehenen Spindel besteht, die mit Gegenmuttern
46 gesichert werden kann. Die Verbindung der Verstelfspindel 45 mit den Kolben 18
und ?4. bzw. 27 und 38 geschieht zur besseren unabhängigen Führung der Kolben über
Gelenkkugeln 47, 48, die durch Gelenkpfannen 49, 5o in den Kolben 18, 24 festgehalten,werden.
Die Gelenkpfannen 49. 5o können durch Gegenmuttern 51, 52 gesichert werden. Um ein
Losdrehen der Gelenkkugel 47 von dein Gewindebolzen 45 zu vermeiden, wird die Kugel
47 zweckmäßigerweise noch durch einen Stift 53 gesichert. Die Abdichtung der Kolben
gegen den Durchtritt von Lecköl wird noch durch Anordnung entsprechender Ringräume
54, 55.. die durch Bohrungen 56, 57, 58 mit der DruckzuflußleitUng 23 in Verbindung
stehen, gesichert.
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Zur Regelung des Anpressungsdruckes der Kolbenkette und der Rolle
i i an die Kopierlehre 1z steht die nach außen durch einen Deckel abgeschlossene
Druckölkammer 16 mit einem Überdruckventil 59 (-Abb.3) in Verbindung, durch
das in der Kammer 16 ein bestimmter gleichbleibender Druck eingestellt werden kann.
Um eine genaue Übertragung der Bewegung der Tastrolle i i auf den Steuerkolben zu
gewährleisten, wird sie in einem Schlitten 65 gelagert, der mit Hilfe von Kugel-
oder Rollenführungen 67, 68 geführt ist und mit seiner flachen Stirnfläche 69 in
Berührung mit der gewölbt ausgebildeten Stirnfläche 7o des Steuerkolbens 18 steht.
Das Gehäuse 9 wird seinerseits durch die in ihm einander in diagonaler Richtung
gegenüberliegend angeordneten beiden Zylinderräume
6o, 61 nebst
Kolben 62, 63 gegenüber dein Maschinengestell nach oben gedrückt dadurch, daß die
Kammern 6o, 61 über die Bohrungen 71, 72 und 64 mit der Druckzuleitung 2 1 in Verbindung
stehen. Auf diese Weise wird das den zu steuernden Maschinenteil, beispielsweise
die Druckstange d., mit dem Gehäuse verbindende Gestänge bzw. Getriebe ständig unter
gleich starkem Kraftschluß gehalten. Das Gehäuse 9 ist durch an entsprechender Stelle
angeordnete Gleit- oder Rollenführungen, die der Deutlichkeit halber in der Zeichnung
fortgelassen wurden, am Maschinengestell geführt. Die Kolbenkette bzw. die Rolle
i i oder das zwischen die erstere und die letztere zwischengeschaltete Druckstück
65 ist mit einem Ansatz 42 versehen, der sich gegen einen verstellbaren Anschlag
.a.3, vorzugsweise in Gestalt einer Mikrometerschraube q..., am Maschinengestell
legen kann. Hierdurch läßt sich der größte Ausschlag der Steuervorrichtung begrenzen.
Diese Degrenzung ist insbesondere bei der Bearbeitung verhältnismäßig großer Innenbohrungen
von Bedeutung und ermöglicht ein zunächst flaches, schrittweise vertieftes Ausarbeiten,
wobei die tiefsten Stellen der Lehre noch nicht abgetastet werden, sondern unter
Festhalten des Steuerkolbens am Anschlag .13 und Leerlauf der Lehre eine zylindrische
Fläche von geringerem als dem Solldurchmesser erzeugt wird.
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Irn Rahmen der Erfindung können dem abzutastenden Körper ebenso wie
dem zu beeinflussenden Maschinenteil (dem Werkstück) auch mehrere unter einem bestimmten
Winkel zueinander erfolgende Bewegungen erteilt «erden. Auf diese Weise lassen sich
beliebige räumliche Bewegungen von dem einen Maschinenteil auf den anderen übermitteln.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist derart,
daß durch das Vorbeibewegen der Rolle i i an der Lehre 12 der Steuerschieber bzw.
die in dein Gehäuse9 angeordnete Kolbenkette entsprechend der auf der Lehre angegebenen
Vertiefung unter der Wirkung des in der Kammer 16' auf das untere Kolbenende 17'
ausgeübten Flüssigkeitsdrucks um ein entsprechendes Maß gehoben wird. Hierdurch
findet eine Verschiebung der steuernden Kante des Steuerkolbens 18 gegenüber der
Öffnungskante i9 der Öffnung 2o statt, so daß das Drucköl, welches durch den Anschluß
2i die Bohrung 22 und den Ringkanal 23 in den die Verbindung der beiden Kolben 18
und 24 enthaltenden Zylinderrauen 25 eingetreten ist, aus dem letzteren über die
Öffnung 2o in den strichpunktiert angedeuteten Kanal 26 gelangt, der mit
der Druckmittelleitung 8 in Verbindung steht. Gleichzeitig findet durch Heben des
Kolbens 27 eine Verbindung der Leitung 7 über die Bohrung 28 mit dem Ringraum
29 statt, der seinerseits über die Rückflußdrossel3o mit der Abflußleitung 31 in
Verbindung steht. Es findet also von der linken Kolbenseite des Zylinders 6 durch
die Leitung 7 ein Rückfluß des durch den Kolben 5 infolge Zuströrnens auf die rechte
Zylinderseite durch die Leitung 8 verdrängten Drucköls statt, wobei durch die Rückflußdrossel3o
das Abfließen des verdrängten Öls unter gleichbleibendem Gegendruck gesichert wird.
Die Verschiebung des Kolbens 5 und damit der Druckstange q. und der Werkzeuge i
findet so lange statt, bis durch die Zahnstange 15, die Zahnräder 16 und 17 und
die mit dem Gehäuse 9 fest verbundene Zahnstange 32 eine so weitgehende Rückstellung
des Gehäuses 9 und der finit ihm verbundenen Steuerkanten i9 und 33 erfolgt ist,
daß der weitere Zutritt von Druckmittel über die Bohrung 26 und Leitung 8 auf die
rechte Seite, des Kolbens 5 unterbrochen wird. Bei einer entgegengesetzt gerichteten
Bewegung der Rolle i i und damit der Kolbenkette wiederholt sich ein ganz ähnlicher
Ablauf. Der Ölzufluß erfolgt alsdann an der steuernden Kante des Kolbens 2.. und
der steuernden Kante 3.4 des Gehäuses 9 vorbei- durch die Bohrung 35 zur Leitung
7. Die Bohrung a8, die mit der Bohrung 35 in Verbindung steht, ist unterdessen geschlossen.
Durch die Abwärtsbewegung der Kolbenkette hat aber die steuernde Kante des Kolbens
38 und die steuernde Kante 39 des Gehäuses 9 die Leitung 8 mit der. RückflußdrOssel
30 über den Ringraum 29 in Verbindung gebracht, so daß von der rechten Kolbenseite
des Kolbens 5 durch die Leitung 8 das Drucköl abströmt. Auch bei der Bewegung in
dieser Richtung wird durch die Rückstellung des Gehäuses 9 unter der Wirkung der
Bewegung der Druckstange .4 eine Verschiebung der letzteren nur um ein solches Maß
bewirkt, als der Form der abzubildenden Lehre 12 an dieser Stelle entspricht. Die
durch die Bohrwerkzeuge auf diese Weise erzeugte Bohrung erhält also genau die Form,
die durch die Lehre i2 vorgeschrieben ist. Etwa auftretende Ungenauigkeiten lassen
sich durch genaue Regelung des Abstandes der Steuerkanten des Kolbens 18 und 2.1
mit Hilfe der die beiden Kolben gelenkig verbindenden Verschraubung 4.o beheben.
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Um ein allmähliches Abtragen des zu zerspanenden Werkstoffs zu ermöglichen,
schraubt man mit Hilfe der Mikrometerschraube 4.1 die Lehre 12 um einen solchen
Betrag dem Taster entgegen, als erforderlich ist. Es empfiehlt sich weiterhin, das
Bohrwerkzeug an einem Einschneiden über eine bestimmte Tiefe dadurch zu verhindern,
daß der Ausschlag der
Kolbenkette nach oben durch einen festen,
auf einen Ansatz 42 an ihr wirkenden Anschlag 43, vorzugsweise in Form einer Mikrometerschraube
44, begrenzt wird.
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Anstatt der Zahnstangen 15 und 32 können gewünschtenfalls auch Stahlbänder
benutzt werden, die sich auf den Zahnrädern 16, 17 entsprechenden Trommeln aufwickeln.
Man kann mit der Vorrichtung nach der Erfindung auch eine größere Anzahl von Maschinenteilen
steuern. Dies kann z. B. in der Weise geschehen, daß auf der an dem Kolben 5 sitzenden
Kolbenstange eine ausreichend große Druckplatte 75 befestigt ist, an der die einzelnen
Druckstangen 4, beispielsweise bei mehrspindligen Rohrwerken, angreifen.