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Vorrichtung zum Ausgleich von Vorschubschwankungen bei einem durch
eine Leitgewindespind'el angetriebenen Schlitten von Werkzeugmaschinen, insbesondere
bei Drehbänken und Schleifmaschinen zur Herstellung von Gewindewerkstücken Gegenstand
.der Erfindung ist eine Verbesserungder Vorrichtung zum Ausgleich von Vorschuhschwankungen
bei einem durch eine Leitgewindespindel a ;getriebenen Schlitten von Werkzeugmaschinen,
insbesondere bei Drehbänken und Schleifmaschinen zur Herstellung von Gewindewerkstücken,
gemäß dem Patent 673659.
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Bei der Vorrichtung nach dem Hauptpatent wird dem von der Leitgewindespindel
angetriebenen Werkzeug- oder Werkstückschlitten über eine lichtelektrische Tastvorrichtungeine
die Ungenauigkeiten der Schlittenbewegung ausgleichende. Zusatzbewegung erteilt.
Beider Ausgleichvorrichtung ist gleichlaufend zur Leitgewindespindel eine unbelastete
Meistergewindespindelangeordnet, deren Drehung so bemessen isst, daß sich ein auf
ihrem Ge-, windeg:ang gedachter Punkt während einer Umdrehung um dieselbe Strecke
vorwärts hewegt wie der Schlitten und welche, falls ider Vorschub des Schlittens,
von der Steigung der Meisterspindel abweicht, mit einem von den Gewindeflanken der
Meisterspindel gesteuerten Lichtstrahl eine lichtelektrische Zelle zum Ansprechen,
bringt, die einen elektromagnetischen Antrieb für die die Steigungsungenauigkeit
ausgleichende Zusatzbewegung des Schlittens beeinflußt.
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Gemäß der Erfindung wird nunmehr an Stelle der gleichlaufend zur Leitgewindespi,ndel
angeordneten Meistergewindespindel ein zylindrischer Längenmaßstab mit schraubenförmig
verlaufender Teilungslinie vorgesehen und die Maßstabteilungslinie mit Hilfe eines
mit einer Beleuchtungseinrichtung ausgestatteten
optischen Systems
auf einer mit einer Öffnung versehenen Blende abgebildet, hinter der sich die lichtelektrische
Zelle befindet. Je nachdem ob die Teilungslinie die Blendenöffnung abdeckt oder
freigibt,, gelangt die lichtelektrische Zelle zum Ansprechen und beeinflußt einen
elektromagnetischen Antrieb für die ausgleichende Zusatzbewegung des Schlittens.
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Der Vorteil der so geänderten Vorrichtung liegt darin, daß der .an
Stelle der Meistergewindespindel vorgesehene Längenmaßstab in Verbindung mit dem
optischen System genauer wirkt als die Meistergewindespindel, und da.ß der Längenmaßstab
als solcher einfacher und genauer herzustellen ist als eine Meistergewindespindel.
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Der Längenmaßstab mit schraubenförmiger Teilungslinie ist an smch
bekannt. Er ist jedoch bisher nur als Längenmeßgerät in 'Koordinatenbohrmaschinen
oder in Längenmeßmaschinen verwendet worden. Durch die Erfindung wird dieser Längenmaßstab
einem neuen Gebrauchszweck dienstbar gemacht.
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Nach einem weiteren Erfindungsgedanken werden in der Ausgleichvorrichtung
zwei getrennte optische Systeme mit zugehörigen BlendenundlichtelektrischenZellenvorgesehen,
die auf die schraubenförmige Teilungslinie des Längenmaßstabes gerichtet sind. Sie
sind derart angeordnet, daß bei dem einen optischen System die Maßabteilungslinielinks
von der Öffnung der zugehörigen Blende und bei dem anderen optischen System rechts
von der Öffnung der zugehörigen Blende liegt. Gemäß der Vorschubschwankung wird
dann jeweils die eine oder die andere Blende von der dunkel abgebildeten Teilungslinie
abgedeckt und den elektromagnetischen Einrichtungen durch die lichtelektrischen
Zellen Steuerimpulse übermittelt.
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Während bei Anordnung eines einzigen optischen Systems mit lichtelektrischer
Zelle die elektromagnetischen Antriebe für die Ausgleichbewegung ununterbrochen
in Tätigkeit sind, tritt bei Anwendung von zweigetrennten optischen Systemen mit
zugehörigen Blenden und lichtelektrischen Zellen nur dann eine Betätigung der elektromagnetischen
Antriebe ein, wenn die Vorschubbewegung ungenau ist.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegensta:ndesdargestellt.
Fig. i zeigt eine schematisch dargestellte Gewindeschleifmaschine mit der Ausgleicheinrichtung.
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Fig. 2 ist eine teilweise Stirnansicht der Gewindeschleifmaschine
nach Fig. i.
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Fig.3 zeigt die Blendenanordnung zur Teilungslinie des Länge nrnaßs@tab,es
bei Verwendung von zwei optischen Systemen der Ausgleicheinricbtüng. Fig.4 zeigt
eine andere Ausbildung der Ausgleicheinrichtung.
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Fig.5 zeigt eine andere übertragungsvorrichtung für die Ausgleichbewegungen
im Schnitt.
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Fig.6 ist eine Seitenansicht nach Fig.5. Die dargestellte Gewindeschleifmaschine
besitzt eine Gewindeschleifscheibe i, die auf der Schleifspindel 2 befestigt ist.
Die Schleifspin-del 2 ist in dem nicht dargestellten Schleifspindelstock
gelagert und wird über die Riemenscheibe 3 angetrieben. Die Schleifscheibe i ist
durch Verschieben des Schleifspindelstocks quer zu dem Werkstückschlitten 4 beistellbar.
Der Werkstückschlitten 4 ist auf Führungen 5, 6 auf dem Maschinenbett 7 verschiebbar.
Das Werkstück 8, in das Gewinde eingeschliffen werden soll, ist zwischen der Spitze
9 des nicht dargestellten Reitstocks und der Spitze io der im Werkstückspindelkasten
gelagerten Werkstückspindel i i gehalten und wird über den Mitnehmer 12 und das
Drehherz 13 in Umdrehung versetzt. Die Werkstückspindel i i wird von dem Motor 70
aus über ein nicht dargestelltes Wechselgetriebe sowie das Schneckengetriebe 14,
15 angetrieben. Die Vorschubbewegung des Werkstückschlittens 4 wird durch eine Leitgewindespindel
16 erzielt, die im Schlitten 4 gelagert ist und mit einer Gewindemutter 17 in Eingriff
steht. Die Gewindemutter 17 ist drehbeweglich, jedoch gegen Längsverschiebung gesichert
in dem Gehäuse 18 gelagert, das auf dem Maschinenbett 7 befestigt ist. Die Gewindemutter
17 besitzt zwei um i 8o° zueinander versetzte Arme ig und 2o, denen die Elektromagneten
2 i und 22 zugeordnet sind.
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- Die Leitspindel 16 wird von der Werkgtückspindel i i aus über die
Wechselräder 23, 24, 25 und 26 angetrieben. Parallel zur Leitgewindespindel 16 ist
der Längenmaßstab 27 in dem Schlitten 4 gelagert. Er wird von der Leitspindel 16
aus über die Zahnräder 28, 29 und 30 in Umdrehung versetzt. Der Längenmaßstab
27 ist ein hochglanzpolierter zylindrischer Körper, auf dessen Umfang evne als Schraubenlinie
verlaufende Teilungslinie 31 aufgetragen ist. Die Strichstärke der Maßstabteilungslinle
31 beträgt gewöhnlich 0,005
bis o,oi mm. Der Längenmaßstab 27 wird durch eine
Schraubenfeder 32 über das Längslager 33 gegen ein Widerlager 34 mit kugelförmiger
Anlagefläche gedrückt, so daß er sich in der Längsrichtung nicht verlagern, kann.
Der Längenmaßstab 27 ist durch einen harmonikaartigen Balg 67 staubdicht abgeschlossen.
Die Steigung der schraubenförmigen Teilungslinie 31 ist im vorliegenden Fall gleich
der Steigung des Gewindes der Leitgewindespindel 16. Dementsprechend sind die Zahnräder
28, 29, 30 so ausgewählt, daß
die Drehzahl des Längenmaßstabes
27 gleich derjenigen der Leitgewindespindel 16 ist. Dadurch, daß der Antrieb des
Längenmaßstabes 27 nicht von dein Zahnrad 26 abgeleitet wird, sondern von dem Zahnrad
28, das ebenfalls auf der Leitspindel 16 sitzt, kann .die Zahnradübersetzung 28,
29, 3o beim Wechseln der Räder 23 bis 26 stets beibehalten werden. Die Steigung
der Teilungslinie 31 könnte auch kleiner oder größer ,als die Gewindesteigung der
Leitspindel 16 sein; sie müßte dann entsprechend schneller oder langsamer angetrieben
werden, was durch Änderung der Zahnradübersetzung 28, 29, 30 .leicht erreichbar
ist. Die Drehung des Längenmaßstabes 27 muß stets so bemessen sein, daß sich ein.
auf der Teilungslinie Bedachter Punkt während einer Umdrehung um dieselbe Strecke
vorwärts bewegt wie der Schlitten; von wo aus der Antrieb des Längenmaßstabes 27
erfolgt, ist an sich gleich.
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Der Längenmaßstab 27 durchsetzt ein Gehäuse 35, das am Maschinenbett
7 befestigt ist und das zur Aufnahme eines odermehrerer optischer Systeme mit zugehörigen
Blenden und lichtelektrischen Zellen sowie Beleuchtungseinrichtungen dient.
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Bei der Ausführung nach Fig. i sind zwei getrennte optische Systeme
in einem gemeinsamen Gehäuse 36 untergebracht, so daß eine geschlossene Baueinheit
erhalten ist. Das eine optische System besteht aus dem Objektiv 37, das auf die
Teilungslinie 31 gerichtet ist. Die Beleuchtungsstrahlen gehen von der Lichtquelle
38 aus über den Kondensator 39 auf den Umlenkspiegel 4o, der z. B. als halbdurchlässig
versilbertes Doppelprisma ausgebildet ist, durch das Objektiv auf den Maßstab und
reflektieren das Bild der Teilungslinie durch das Objektiv zurück auf die Blende
41. Die Blende 41 hat eine Öffnung 42 (s. Fig.3), deren Breite entsprechend der
Strichstärke der Teilungslinie 3 i unter Berücksichtigung der optischen Vergrößerung
durch das Objektiv 37 gewählt ist. Bei freier Blende trifft das von der polierten
Oberfläche des Längenmaßstabes 27 zurückgeworfene Lichtbündel durch die öffnung
42 über die Linse 43 auf die Photozelle 44. Das zweite optische System besitzt denselben
Aufbau. Das Objektiv ist mit 45 bezeichnet, die Lichtquelle mit 47, der Kondensator
mit 46, der Umlenkspiegel mit 48, die Blende mit 49, die Blendenöffnung mit 5o,
die hinter der Blende befindliche Linse mit 51 und die zugehörige Photozelle mit
52. Die Blende 41 bzw. 49 ist beispielsweise ein geschwärztes oder s.onstwie lichtundurchlässig
gemachtes Glasplättchen, das nur ,an der Stelle 42 bzw. 5o einen'lichtundurchlässigen
Spalt hat. Die Blenden können natürlich auch paus einem, anderen geeigneten Werkstoff
sein. Jede Blende ist mit Hilfe der Stellschraube 68 bzw. 69 quer zur Achse des
Objektivs, 37 bzw. 45 verstellbar, so daß die Blendenöffnumg genau zur Teilungslinie
31 ausgerichtet werden kann. Es sei erwähnt, daß die Beleuchtungseinrichtungen auch
jeweils vor dem Objektiv ,angeordnet sein könnten.
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Wie aus Fig.3 ersichtlich, ist die Blende 41 des ersten. Steuersystems
so angeordnet, daß die Teilungslinie 3 i links von der B1endenöffnung 42 liegt.
Die Blende 49 des zweiten Steuersystems ist dagegen so angeordnet, daß sich die
Teilungslinie 3 i rechts von der Blendenöffnung 5o beßndet.
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Führt der Werkstückschlitten 4 eine Vorschubbewegung aus, so bewegt
sich der Maßstab 27 gegenüber den beiden optischen Systemen. Ist dabei die Vorschubbewegung
genau, so wird die Teilungslinie 3 i des Maßstabes 27 die Blendenöffnung 42 und
5o nicht verdecken (s. Fig. 3). Tritt dagegen eine vor-oder nacheilende Vorschubschwankung
auf, so wird entweder die eine oder die andere Blendenöffnung durch die dunkel abgebildete
Maßstabteilungslinie 31 verdeckt und die Photozellen 44 bzw. 52 übermitteln den
mit der Leitspindelmutter 17 zusammenizzrkenden Magneteinrichtungen 21 und 22 Steuerimpulse.
Die Leitspindel 16 erfährt dann. eine Zusatzdrehung, die die Vorschubschwankung
aufhebt. Die von den Photozellen ausgelösten Steuerimpulse werden in bekannter Weise
durch Verstärkereinrichtungen auf die Magnete geleitet, die ihrezseits mit Dämpfungsr
mitteln versehen sind, um ein sanftes Drehen der .Mutter 17 zu erreichen.
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Wie aus Fig.4 ersichtlich, kann auch ein einziges optisches System
mit einer einzigen Photozelle verwendet «,erden. Das dargestellte Steuersystem ist
in dem Gehäuse 53 untergebracht und besteht aus dem Objektiv 54, der Lichtquelle
55 mit Kondensor 56, dem Umlenkspiegel 57, der Blende 58 und der Photozelle 59.
Die Blende 58 hat eine gleiche öffnung wie die in Fig. 3 dargestellten Blen: den
41 bzw. 49. Die Öffnung der Blende 58 ist so eingestellt, daß die M,aßstabteillu;ngs@-linie
31 ;auf die öffnung projiziert wird. Die Photozelle 59 gelangt, je nachdem ob die
Teilungslinie 31 die Bleiidenöffnung abdeckt oder freigibt, zum Ansprechen und beeiinflußt
den elektromagnetischen Antrieb- 2 i, 22 für die ausgleichende Zusatzbewegung der
Leitspindel 16. Es findet dabei ein ununterbrochenes Hinundherpendelm der drehbeweglichen.
Leitspindelmutter 17 statt. Wie erkennbar, ist bei dem Ausführungsbeispiel nach
Fig. 4 die Blende 58 unmittelbar über der Photozelle 59 angeordnet. Auch bei dem
Beispiel nach Fig. i kann die Blende q.1 bzw. 49 unmittelbar
über
den zugehörigen Photozellen 44 bzzv. 52 angeordnet und die Linse 43 bzw. 51 foztgelas.sen
werden.
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Die mechanische Übertragung der Ausgleichbewegungen kann auch, wie
in F@g.5 und 6 dargestellt, erfolgen. Bei dieser Ausführung ist der Bund 6o der
Leitspindel 16
nicht unmittelbar im Schlitten 4 gelagert, sondern in einer
Lagerhülse 6r. Die Lagerhülse 61 ist drehbeweglich in einer Nabe der Stirnwand des
Schlittens 4 gelagert und mit Hilfe eines Gewindes 62 verschraubbar. An der Lagerhülse
61 befinden sich seitliche Arme 63 und 64, denen die @an, der Stirnwand des Schlittens
4 befestigten Magnete 65, 66 zugeordnet sind. Erhält der eine oder der andere Magnet
von der zugehörigen Photozelle aus einen Stromimpuls, so wird der Arm 63 oder 64
angezogen, wodurch die Lagerhülse 61 eine Schraubbewegung im Gewinde 62 ausführt,
so daß dem Schlitten 4 eine seiner Vorschubbewegung vor- oder nacheilende Ausgleichbewegung
erteilt wird.
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Bei den dargestellten Beispielen ist der Längenmaßstab z7 und die
Leitgewindespindel 16 in dem die Vorschubbewegung ausführenden Schlitten. gelagert.
Die Anordnung kann auch umgekehrt sein, d. h. die Leitgewindespindel 16 und der
Längenmaßstab 27 können am Maschinenbett 7 gelagert sein, während sich die Gewindemutter
17 und das lichtelektrische Steuersystem 36 bis 52 an dem bewegten Schlitten befinden.
Ferner kann der Längenmaßstab gleichachsig zur Leitgewindespindel 16 angeordnet
werden.
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Die erfindungsgemäße Ausgleichvorrichtung ist nicht nur in Verbindung
mit einer Leitgewindespindel, @sondern auch mit .einem anderen Vorschuberzeuger,
z. B. einem Vorschubnocken o. dgl., brauchbar.