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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Werkzeugmaschinen.
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Die
Steuerung von Werkzeugmaschinen, wie z. B. Drehbänken, mittels computerisierter
numerischer Steuerung (computerised numerical control CNC) ist bekannt.
Dazu kann eine CNC-Maschine automatisch betrieben werden ohne Eingreifen
durch einen Operator, oder alternativ mag die Werkzeugmaschine eine
Steuervorrichtung haben, mit der ein Operator die Elemente der Werkzeugmaschine
steuern kann. Ein Operator mag z. B. manuelle Drehvorgänge an einem
Werkstück
ausführen,
welches an einem Spindelstockfutter einer Drehbank gehalten ist.
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Generell
hat eine Drehbank mindestens zwei gleitfähige Schlitten, die gegenseitig
orthogonal wirken, und herkömmlicherweise
ist die manuell betreibbare Steuervorrichtung an dem sich in Längsrichtung beweglichen
Schlitten fixiert, um diesen und eine Bewegung mit diesem zu steuern.
Wenn sich diese Steuervorrichtung jedoch mit dem Schlitten bewegt, muß die Geschwindigkeit
der Querbewegung des Schlittens eingeschränkt werden, um die Verletzungsgefahr
im Falle einer Kollision der Steuervorrichtung mit dem Körper des
Operators zu vermeiden. In einigen Ländern ist die Geschwindigkeit
der Bewegung des sich in Längsrichtung
bewegenden Schlittens auf ein paar Meter pro Minute beschränkt, um
solche Unfälle
zu verhindern. Offensichtlich werden die Produktionsgeschwindigkeiten
reduziert, wenn die Geschwindigkeit eines Schlittens reduziert werden
muß.
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Weiterhin
ist eine Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 aus der
US
2 655 067 A bekannt.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile
der bekannten Werkzeugmaschinen zu reduzieren.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Werkzeugmaschine vorgesehen mit mindestens einem
beweglichen Schlitten, einer oder mehr beweglichen Abdeckungen zum
Steuern des Zugriffs auf den oder jeden Schlitten, und einer festen
Stütze,
an welcher die oder jede Abdeckung für eine Gleitbewegung entlang
der Stütze
gestützt
ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuervorrichtung, die es
dem Operator ermöglicht,
die Bewegung des oder jedes Schlittens zu steuern, ebenfalls an
der festen Stütze für eine Gleitbewegung
entlang dieser gestützt
ist.
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Es
ist besonders günstig,
die oder jede bewegliche Abdeckung an der für die Steuervorrichtung vorgesehenen
festen Stütze
zu stützen.
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Die
feste Stütze
zum Stützen
der Steuervorrichtung mag nach Bedarf ausgebildet sein. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
umfasst die feste Stütze
eine Wand, die in Bezug auf ein Bett der Werkzeugmaschine fixiert
ist, und weiterhin zusammenwirkende Führungseinrichtungen, die an
der Steuervorrichtung und an der Wand gestützt sind, um eine Gleitbewegung
der Steuervorrichtung in Längsrichtung
der Werkzeugmaschine zu ermöglichen.
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Die
zusammenwirkenden Führungseinrichtungen
können
natürlich
in jeder geeigneten Weise angeordnet sein. Die zusammenwirkenden
Führungseinrichtungen
mögen z.
B. sich in Längsrichtung
erstreckende Führungsbahnen
aufweisen, die durch die Seitenwand oder die Steuervorrichtung begrenzt
oder getragen sind, und Rollen, die entsprechend an dem jeweils
anderen Teil: Steuervorrichtung bzw. Wand getragen sind.
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In
geeigneter Weise sind weitere zusammenwirkende Führungseinrichtungen vorgesehen,
die an der beweglichen Abdeckung und an der Wand gestützt sind,
um eine Gleitbewegung der oder jeder Abdeckung in Längsrichtung
der Werkzeugmaschine zu ermöglichen.
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Vorzugsweise
umfasst die zusammenwirkende Führungseinrichtung
sich in Längsrichtung
erstreckende Führungseinrichtungen,
die durch die Wand oder die bewegliche Abdeckung begrenzt oder getragen
sind, und Rollen, die entsprechend an dem jeweils anderen Teil:
bewegliche Abdeckung oder Wand getragen sind.
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Die
bewegliche Abdeckung/en umschließt/umschließen generell die beweglichen
Teile der Werkzeugmaschine und insbesondere des Schlittens oder
der Schlitten. Vorzugsweise ist ein Ende der oder jeder beweglichen
Abdeckung für
eine Gleitbewegung an der festen Stütze gestützt, wobei das andere Ende
in ähnlicher
Weise für
eine Gleitbewegung an einem Gehäuse
der Werkzeugmaschine gestützt
ist.
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Bei
einer Ausführungsform
ist eine Eingriffseinrichtungen vorgesehen, die ermöglicht,
dass der Schlitten und die Steuervorrichtung selektiv in Eingriff gebracht
werden und selektiv gelöst
werden können, wobei
die Eingriffseinrichtung mindestens einen Vorsprung aufweist, der
von dem Schlitten oder der Steuervorrichtung getragen ist, wobei
der oder jeder Vorsprung in eine entsprechende Aussparung in dem jeweils
anderen Teil: Steuervorrichtung oder Schlitten eingreifen kann,
und eine Einrichtung zum Bewegen des oder jedes Vorsprungs selektiv
in und außer
Eingriff mit der entsprechenden Aussparung.
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Vorzugsweise
hat die Steuervorrichtung eine generell quer bewegliche Zahnstange,
in welcher mindestens eine genannte Aussparung der Eingriffseinrichtung
gebildet ist, wobei eine Bewegung der Zahnstange den oder jeden
Vorsprung in oder außer Eingriff
mit den dadurch getragenen Aussparungen bewegt.
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Wenn
die Eingriffseinrichtung eine Einrichtung aufweist zum Verhindern
einer schnellen Verlagerung des Schlittens, wenn die Steuervorrichtung und
der Schlitten in Eingriff sind, kann durch eine Bewegung der Zahnstange
ein Schalter betätigt
werden. Bei einer Ausführungsform
ist der Schalter ein Annäherungsschalter,
der induktiv betätigt
wird.
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Bei
einer Ausführungsform
ist die Werkzeugmaschine eine CNC-Drehbank mit mindestens zwei Schlitten,
die gegenseitig orthogonal beweglich sind. Die Steuervorrichtung
ist so ausgebildet, dass sie Codierer für Motoren betätigt, die
vorgesehen sind, um die Schlitten zu bewegen. Die Steuervorrichtung mag
auch eine Betätigung
des Haupt-Elektromotors ermöglichen.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im folgenden beispielhaft in Bezug
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine Vorderansicht
einer CNC-Drehbank;
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2 zeigt einen Querschnitt
der Drehbank von 1 entlang
der Linie A-A;
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3 ist eine vergrößerte Darstellung
des markierten Bereichs von 2,
die die Stützstruktur für eine Steuervorrichtung
zeigt;
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4a und 4b zeigen eine Eingriffseinrichtung zum
Eingriff mit der Steuervorrichtung und einen Drehbank-Schlitten,
wobei die Eingriffeinrichtung in ihrer Eingriffs- und Nicht-Eingriffsposition
gezeigt ist;
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5 zeigt eine Vorderansicht
der Steuervorrichtung der Drehbank von 1;
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6a zeigt einen Querschnitt
der Steuervorrichtung entlang der Linie F-F von 5;
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6b zeigt einen Querschnitt
der Steuervorrichtung entlang der Linie D-D von 5;
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6c und 6d zeigen Querschnitte der Steuervorrichtung
entlang der Linie C-C von 5,
die die Eingriffs- und Nicht-Eingriffspositionen zeigen; und
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6e zeigt einen Schnitt der
Steuervorrichtung entlang der Linie B-B von 5.
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Die
vorliegende Erfindung wird insbesondere beschrieben in Bezug auf
eine CNC-Drehbank.
Es ist jedoch klar, daß diese
Erfindung gleichermaßen
für Werkzeugmaschinen
im allgemeinen anwendbar ist.
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1 zeigt eine Vorderansicht
einer CNC-Drehbank 1 und 2 zeigt
einen Querschnitt davon entlang der Linie A-A. Es ist ersichtlich,
daß die
Drehbank 1 ein Drehbankbett 35 hat, welches zwei
Schlitten 5 und 6 für eine Bewegung in gegenseitig
orthogonale Richtungen stützt.
Der Schlitten 5 ist in Längsrichtung der Maschine beweglich,
während
der obere Schlitten 6 quer dazu bewegbar ist. Zwei bewegliche
Abdeckungen 3 sind vorgesehen, um die Schlitten 5, 6 zu
umgeben und somit einen Operator während des Betriebs der Maschine
schützen.
Für einen
automatischen Betrieb der Drehbank 1 ist eine CNC-Steuereinheit 22 vorgesehen.
Auf bekannte Weise ist die Drehbank 1 auch mit einer Steuervorrichtung 4 versehen,
die es einem Operator ermöglicht,
den Betrieb der Schlitten 5, 6 manuell zu steuern.
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Sowohl
die Steuervorrichtung 4 als auch die beweglichen Abdeckungen 3 sind
für eine
Gleitbewegung längs
der Werkzeugmaschine mittels einer festen Stütze 7 gestützt. Diese
feste Stütze 7 ist
eine generell aufrechte Metallwand, die durch Schrauben 34 an
dem Drehbankbett 35 befestigt ist. Wie am deutlichsten
in 3 gezeigt ist, trägt die Stütze 7 Führungsbahnen 8 an
ihrer nach außen
weisenden Fläche,
welche Führungsbahnen
sich in Längsrichtung der
Maschine erstrecken. Rollen oder Räder 24, die von der
Steuervorrichtung 4 getragen werden, sind in den Führungsbahnen 8 aufgenommen,
wodurch eine Längs-Gleitbewegung
der Steuervorrichtung 4 ermöglicht wird. In ähnlicher
Weise trägt
die Wand 7 an ihrer nach innen weisenden Fläche vertikal
beabstandete Führungsbahnen 27.
Ein Ende einer ersten beweglichen Abdeckung 3 weist Rollen 26 auf,
die in die obere Führungsbahn 27 eingreifen
können,
wohingegen ein Ende der zweiten beweglichen Abdeckung 3 Rollen 25 hat,
die in die untere Führungsbahn 27 eingreifen
können.
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Wie
aus 2 deutlich wird,
ist das andere Ende jeder der beweglichen Abdeckungen 3 in ähnlicher
Weise mittels zusammenwirkender Führungseinrichtungen gestützt, die
Führungsbahnen
aufweisen, die generell mit 23 bezeichnet und von dem Werkzeugmaschinengehäuse vorgesehen
sind, und Rollen 21, die von den Abdeckungen 3 getragen
sind. Die Rollen 21 sind in Eingriff mit den Führungsbahnen 23,
wodurch die zusammenwirkende Führungseinrichtung
eine Gleitbewegung der zwei Abdeckungen 3 bereitstellt.
Es ist klar, daß die
zwei Abdeckungen 3 in Längsrichtung
der Maschine gleiten können, um
die Schlitten 5 und 6 nach Bedarf freizugeben oder
zu umschließen.
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Die
Konstruktion der Drehbank 1 und ihrer Antriebseinrichtung
können
von herkömmlicher
Art sein und bilden nicht Teil der vorliegenden Erfindung. Herkömmlicherweise
hat die Drehbank 1 einen Hauptmotor (nicht gezeigt) zum
Antreiben des Drehbank-Spindelstocks. Ein Spindelstock-Spannfutter
ist in 2 mit 29 bezeichnet.
Außerdem
zeigt 2 einen Elektromotor 37 und
eine zusammenwirkende Kugelrollspindel 38, die den quer
beweglichen Schlitten 6 antreiben. In ähnlicher Weise treibt eine
Kugelrollspindel 30, die von einem Elektromotor (nicht
gezeigt) betätigt
wird, den sich in Längsrichtung
beweglichen Schlitten 5 an.
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5 zeigt einen Vorderansicht
der Steuervorrichtung 4, während 6a einen Schnitt entlang der Linie F-F
davon zeigt. Wie gezeigt ist, umfasst die Steuervorrichtung 4 zwei
Steuer-Handräder 10 und 9.
Das Steuer-Handrad 10 ist so angeordnet, daß dessen
Drehung den oberen, quer beweglichen Schlitten 6 bewegt.
Diesbezüglich
dreht sich durch die Rotation des Handrads 10 ein Codierer 19,
welcher eine entsprechende Rotation des Motors 37 bewirkt,
wodurch der Schlitten 6 bewegt wird. In ähnlicher
Weise bewirkt eine Drehung des Steuer-Handrads 9 eine Drehung
eines entsprechenden Codierers 20, welcher den Elektromotor
betätigt
und eine Bewegung des Schlittens 5 in Längsrichtung bewirkt.
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Wenn
die Schlitten 5 und 6 manuell von dem Operator
mittels der Steuervorrichtung bewegt werden, ist es erforderlich
dass die Steuervorrichtung 4 sich mit dem Schlitten 5 bewegt,
z. B. um eine Positionsinformation durch die Steuervorrichtung 4 auf bekannte
Weise anzeigen zu können.
Dementsprechend sind Eingriffseinrichtungen 13, 31, 32 und 14 so
angeordnet, daß sie
selektiv von einem Hebel 11 betätigt werden können, um
einen Eingriff mit der Steuervorrichtung 4 und dem Schlitten 5 für eine Längsbewegung
hintereinander bereitzustellen.
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6b zeigt einen Schnitt der
Steuervorrichtung 4 entlang der Linie D-D von 5. Es ist klar, dass eine
Drehung des Hebels 11 vorgesehen ist um einen sich in Längsrichtung
erstreckenden Schaft 18 zu drehen und somit ein Getrieberad 15,
welches an dem Schaft 18 getragen ist. Das Getrieberad 15 greift in
eine sich in Querrichtung erstreckende Zahnstange 13 ein.
Es ist somit sofort ersichtlich, dass Rotation des Hebels 11 und
somit des Schafts 18 die Zahnstange 13 generell
quer in Richtung auf den Schlitten 5 zu oder von diesem
weg bewegt.
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Wie
aus 3 ersichtlich ist,
ist am Schlitten 5 ein Arm 14 befestigt, der sich
quer zu diesem erstreckt. An seinem Ende trägt der Arm 14 einen
hinabragenden Stift 32. An seinem Ende hat die Zahnstange 13 eine
entsprechende Aussparung 31. Wie aus 4a und 4b hervorgeht,
wird, wenn die Zahnstange 13 von dem Hebel 11 in
die Eingriffsposition bewegt wird, der Stift 32 in der
Aussparung 31 aufgenommen, was in 4a gezeigt ist. In diesem Fall sind der
Schlitten 5 und die Steuervorrichtung 4 für eine gemeinsame
Bewegung in Längsrichtung
gekoppelt. Wenn der Hebel 11 in seine ursprüngliche Position
zurückkehrt,
wird die Zahnstange 13 zurückgezogen und der Schlitten 5 und
die Steuervorrichtung 4 werden gelöst, was in 4b gezeigt ist.
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Wenn
der Schlitten 5 und die Steuervorrichtung 4 für eine Längsbewegung
hintereinander in Eingriff kommen, ist es erforderlich, die Geschwindigkeit
der Bewegung aus Sicherheitsgründen
zu beschränken.
Deshalb trägt
der Schaft 18 einen Stift 16, welcher so angeordnet
ist, daß er
induktiv einen Annäherungsschalter 17 betätigt, was
in 6c und 6d deutlich gezeigt ist.
Ein Betätigen
des Annäherungsschalters 17 betreibt
eine Blockiereinrichtung (nicht gezeigt), welche eine schnelle Fahrt
der beiden Schlitten 5 und 6 verhindert. 6c zeigt den Zustand der
Zahnstange 13 in ihrer zurückgezogenen Nicht-Eingriffs-Position
in welcher der Annäherungsschalter 17 nicht
betätigt
wird, wohingegen 6d den
Zustand zeigt, wenn die Zahnstange 13 ausgefahren ist und
in den Trägerarm 14 eingreift
und der Annäherungsschalter 17 betätigt wird.
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Während in
der gezeigten Ausführungsform ein
induktiver Betrieb des Schalters 17 vorgesehen ist, wird
ersichtlich, dass alternativ dazu mechanisch betriebene Schalter
verwendet werden können.
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Somit
wird wie erforderlich bei Eingriff des Schlittens 5 und
der Steuervorrichtung 4 für eine Längsbewegung hintereinander
die Blockiereinrichtung betrieben, um eine schnellen Durchquerung
der Schlitten 5 und 6 zu verhindern. Wenn jedoch
der Schlitten 5 und die Steuervorrichtung 4 nicht
gekoppelt sind, wodurch ein automatischer Betrieb unter der Steuerung
der CNC-Einheit 22 ermöglicht
wird, gibt es keine Blockierung der Geschwindigkeit der Schlitten.
Das Sicherheitsrisiko in diesem Modus ist jedoch nicht größer, da,
obwohl die Steuervorrichtung 4 außerhalb der Abdeckungen 3 ist,
in dem nicht gekoppelten Zustand keine Bewegung derselben stattfindet.
Alle sich schnell bewegenden Teile, nämlich die Schlitten 5 und 6,
liegen während
des automatischen Betriebs in bekannter Weise innerhalb der Abdeckungen 3.
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Die
Fähigkeit,
die Steuervorrichtung 4 und den Schlitten 5 zu
koppeln und zu entkoppeln gibt dem Operator die Wahl von relativen
Positionen zwischen den beiden. Somit kann der Maschinenoperator
wählen,
die Steuervorrichtung 4 mit dem Schlitten 5 in
jeglicher Position entlang der Arbeitsstrecke des Schlittens 5 zu
koppeln, um die Erfordernisse des Operators zu erfüllen.
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Die
Steuervorrichtung 4 hat einen zweiten Steuerhebel 12,
was aus 5 hervorgeht.
Dieser wird während
des manuellen Betriebs der Werkzeugmaschine benutzt, um den Haupt-Elektromotor
zu betreiben und die Rotationsrichtung des Spindelstockfutters 29 zu
wählen.
Wie in 6e deutlich wird,
dreht sich durch die Rotation des Hebels 12 ein induktiver
Stift 39, der an einer Welle 38 getragen ist, die
mit dem Hebel 12 gekoppelt ist, wodurch ein Annäherungsschalter 36,
der den Betrieb des Hauptmotors steuert, betrieben wird.
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Es
ist klar, daß Variationen
und Modifikationen der oben beschriebenen und gezeigten Ausführungsformen
im Rahmen der beiliegenden Ansprüche
erfolgen können.