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Kopiervorrichtung mit Flüssigkeitssteuerung für Werkzeugmaschinen,
insbesondere Drehbänke Gegenstand der Erfindung ist eine Kopiervorrichtung mit Flüssigkeitssteuerung
für Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehbänke, deren von. einem unter der Wirkung
eines Flüssigkeitsstroms stehenden Kolben getragener Längsschlitten gegenüber dem
Maschinengestell entsprechend einer der Bewegung des Schlittens folgenden, auf einen
Taststift einwirkenden Schablone quer zur Arbeitsspindel gesteuert wird, wobei der
Taststift ein Ventil beeinflußt. Bekannte Maschinen dieser Art arbeiten so, daß
das von der am Schlitten. angeordneten Schablone betätigte Ventil die Bewegung des
den Schlitten tragenden Kolbens mitmacht, indem der Ventilsitz am Kolben gebildet
ist. Die Steuerung des Kolbens im Zylinder, dem dauernd Druckflüssigkeit zugeführt
wird, muß dabei über einen Übertragungsmechanismus gehen, der große Ungenauigkeiten
verursacht. Auch ist es bei dieser Anordnung notwendig, daß man für eine zusätzliche
Verstellung des
gesteuerten Schlittens zwecks Einstellung auf die
Abmessung des Werkstücks und der Spanstärke den Einbau einer Schraubenspindel vorsieht,
welche den Kolben gegen den Kopierschlitten zu verstellen gestattet.
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Bei einer anderen, bekannten ZVerkzeugmaschine mit Kopiereinrichtung
macht das Ventil die Querbewegung des Schlittens während des Kopierens nicht mit.
Das Ventil befindet sich dabei einerseits und die Schablone und der Schlitten andererseits
auf verschiedenen Seiten einer durch die Schnittstelle verlaufenden, senkrecht zur
Richtung der gesteuerten Querbewegung stehenden Ebene. Dadurch kommt die Taststelle
etwa in die durch die Schnittstelle verlaufende Ebene zu liegen, so daß jeder Kippfehler
des Schlittens sich stark als Kopierfehler auswirkt. Auch behindert die Schablone
die Bedienung der Maschine und verursacht ferner durch diese Anordnung große Abmessungen
der Werkzeugmaschine. Auch ist es bei dieser Anordnung nichtmöglich, diemechanische
Ven_tilverstellung unmittelbar vom Antrieb des gesteuerten Schlittens abzuleiten.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Schablone, der Taststift und
das Ventil sich unterhalb einer durch die Schnittstelle senkrecht zur Richtung der
gesteuerten Querbewegung gehenden Ebene und damit auf derselben Seite der Maschine
befinden wie der den Schlitten tragende Kolben.
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Durch die Anordnung von Schablone und gesteuertem Ventilsitz auf derselben
Seite der erwähnten Ebene ist es möglich, die Schablone aus dem Bereich des Werkzeugs
zu bringen und die Steuerorgane Taststift, Ventilsitz und Kolben unter Vermeidung
langer Gestänge und langer Ölleitungen in unmittelbarer Nähe voneinander anzubringen.
Auch ist es möglich, den Antrieb des während des Kopierens feststehenden Ventils
vom Antrieb des gesteuerten Schlittens abzuleiten, ohne dafür ein besonderes Getriebe
verwenden zu müssen. Auch ist eine Ausführung möglich, bei der die weiteren Steuerungen
wie Schnellverstellung usw. in Verbindung mit dem gesteuerten Schlitten selbst ausgeübt
werden können.
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Zweckmäßig werden die Schablone und die. von ihr betätigte verschiebbare
Ventilstange nebeneinander angeordnet, wodurch an Bauhöhe gespart werden kann. Dabei
können die Schablone und die neben. ihr befindliche Ventilstange so angeordnet sein,
daß der Schlitten zurückgezogen werden kann, ohne daß das Ventil verstellt werden
muß.
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Fig. i ist ein Schnitt durch eine beispielsweise Ausführung der Kopiereinrichtung
einer Werkzeugmaschine nach Erfindung dargestellt ; Fig.2 zeigt eine besondere Ausführungsform
der Kopiereinrichtung einer Werkzeugmaschine nach Erfindung; Fig. 3 stellt einen
Teil einer Kopiereinrichtung im Schnitt dar; Fig. -. ist ein Schnitt durch eine
andere Ausführungsform nach der Erfindung; Fig. 5 stellt einen Teil einer Kopier.einrichtung
in Ansicht dar; Fig.6 stellt den Schnitt durch einen Teil einer Kopiereinrichtung
dar; Fig. 7 stellt den Hebel dar, durch den die Ventilstange zur Schnellverstellung
zusätzlich bewegt werden kann; Fig. 8 stellt das Getriebe einer Schnellverstellung
dar; Fig. 9 zeigt ein Vorschubgetriebe, Fig. io den Antrieb eines Kopierschlittens
und die Umschaltung auf hydraulischen Selbstgang; Fig. i i zeigt die Ansicht einer
beispielsweisen Ausführungsform einer Werkzeugmaschine nach der Erfindung.
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In Fig. i ist i der mit dem Ständer verbundene Zylinder, 2 der Kalben
und 3 die mit dem Kolben. bewegte Konsole, auf welcher der Schlitten d. gleitet,
der die Schablone 5 trägt. Der Eintritt des Preßöls in den Zylinder i erfolgt durch
das Rohr 6 von einer konstant fördernden Pumpe, die eine Zahnradpumpe sein kann..
Das Preßöl gelangt weiter durch das Rohr 7 in den Steuerzylinderraum 8, aus dem
es durch das Rohr 9 abfließen kann. Die Ventilstange io wird von der Feder i i hochgedrückt,
so daß bei Spalt 12 das Drucköl ausströmen kann. Dadurch sinkt der Druck des Preßö1s,
so daß durch das Eigengewicht der Konsole 3 samt Schlitten .I der Kolben zum Sinken
gebracht wird. Dies wird solange stattfinden, bis die Schablone 5 auf den Taststift
13 drückt und die `Tentilstange io den Spalt bei 12 zum Schließen bringt, wodurch
der Druck des Preßöls wieder ansteigt und der Druck auf den Kolben 2 der auf ihn
wirkenden Last das Gleichgewicht hält.
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Bewegt sich der Schlitten d. auf der Konsole 3 durch Abrollen des
Zahnritzels 14 auf der Zahnstange 15, wobei das Zahnritzel 1a vom Schlitten aus
mechanisch angetrieben wird, dann wird sich die Konsole 3 mit dem Schlitten .I entsprechend
der Form der Schablone 5 zusätzlich auf und ab bewegen. Das bei 16 befestigte Werkzeug
wird während der Längsbewegung des Schlittens d. das bei 17 befindliche sich drehende
Werkstück entsprechend der Schablonenform bearbeiten. Zur Einstellung des genauen
Drehdurchmessers wird das Ventilgehäuse 18 in der Höhe verstellt. In Fig. i ist
beispielsweise dafür eine Zahnstange 1g vorgesehen, in die
ein Zahnrad
2o eingreift. Die Bewegung des Zahnrads 2o kann entweder von Hand oder mechanisch
erfolgen, so daß neben der Schablone eine zusätzliche Steuerung vorhanden ist.
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Die von der Schablone auf den Taststift ausgeübte Kraft wirkt bei
der beispielsweisen Ausführungsform nach Fig. i auf die Ventilstange als Druck und
versucht das Ventil zu schließen, während eine Feder das Ventil selbsttätig zu öffnen
trachtet. Es könnte aber ebensogut umgekehrt die von. der Schablone auf den Taststift
ausgeübte Kraft als Zugkraft auf die Ventilstange übertragen werden:, die den Ventilteller
zu öffnen trachtet, während eine entgegengesetzt wirkende Feder das Ventil zu schließen
hätte. In Fig. 3 ist eine derartige Anordnung von Schablone 5 und Taststift 13 sowie
Ventilstange io beispielsweise dargestellt.
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Durch die besondere Anordnung von Ventilstange und Ventilgehäuse wird
erreicht, daß durch die zusätzliche Verstellung des Ventiltellers, die Taststift-
bzw. Ventilstange io (Fig. i) bezüglich ihrer Lagerung keine Änderung erfährt. Dies
wurde dadurch erreicht, daß die Lagerung 18 der Taststiftstange io mit dem den Ventilteller
tragenden Teil 9 fest verbunden, wurde. Würde dies nicht der Fall sein und bloß
das Ventilrohr 9 verstellt werden, während die Taststiftstange im festen Gehäuse
gelagert wird; dann würde die Taststiftstange bei den verschiedenen Lagen des Ventils
bezüglich ihrer Lagerung verschiedene Stellungen einnehmen und dadurch nicht in
allen Stellungen gleich gut arbeiten. Die Taststiftstange würde dann in manchen
Stellungen weiter aus ihrer Lagerung herausragen. Fig. 2 zeigt eine solche Ausführungsform.
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In Fig. 4 ist gegenüber Fig. i insofern. eine andereAnordnung der
Kopiereinrichtung nach der Erfindung dargestellt, als hier die Schablone 5 sich
auf einem besonderen Schlitten 21 befindet, der vom Werkzeugschlitten 4 durch einen
Zapfen 22 mitgenommen wird. Dadurch wird erreicht, daß durch eine Abnutzung der
Führung des Werkzeugschlittens die Genauigkeit der Schablonenbewegung nicht beeinflußt
wird. Als Verbesserung gegenüber Fig. i ist die Anwendung des Kopierhebels 23 anzusprechen.
Einerseits erlaubt er die Schablone neben der Ventilstange anzuordnen und dadurch
die erforderliche Bauhöhe wesentlich zu kürzen, ohne dadurch, wie in Fig.3, auf
die Ventilstange eine exzentrischeKraft ausüben zu müssen, und andererseits den
von der Schablone auf den Taststift ausgeübten Seitendruck durch die Hebellagerung
24 aufzunehmen, die vorteilhaft als Spitzenlagerung ausgeführt werden kann. Diese
Seitendrücke der Schablone auf den Taststift können bei scharfen Ecken der Schablone
erheblich werden (Fig. 5). Durch die Anordnung des Kopierlieb; 1s 23 (Fig. .4) wird
erreicht, daß auf die Ventilstange io nur ein Axialdruck ausgeübt wird, was gegenüber
Fig. 5 wesentlich zur Verbesserung der Kopiergenauigkeit beiträgt. Ein weiterer
Vorteil des Kopierhebels besteht noch darin, daß zwischen der Kopiernase und der
Ventilstange ein bewegliches Glied eingeschaltet ist, das von einem Druckstück 4.o,
wie später noch weiter ausgeführt wird, gesteuert werden: kann.
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Das Preßöl kommt bei Fig. 4 von der konstant wirkenden Ölpumpe bei
6 in den Ölraum 25 und drückt den Kolben 2 im Zylinder i hoch. Dadurch bewegt sich
die mit dem Kolben fest verbundene Konsole 3 -ebenfalls hoch und nimmt über die
Schablonenschlittenführung 26 den Schablonenschlitten 21 und die Schablone 5 mit.
Die Schablone 5 drückt beim Hochgehen der Konsole auf den Kopierhebel 23, der, sich
um Zapfen 24 drehend, auf die Ventilstange 27 drückt. Dadurch wird das Ventil bei
28 geöffnet, so daß das bei 29 in den Zylinderraum 3o des Ventils einströmende Drucköl
durch 28 in den Abfluß bei 31 strömen kann, wodurch der Druck wieder sinkt. Hört
der Druck der Schablone 5 auf den Kopierhebel 23 auf, dann schließt die Feder 32
den Spalt bei 28, wodurch der Druck in der Ölleitung bei 25 wieder steigt und die
Konsole gehoben wird.
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Der während des Kopierens feststehende Ventilteller ist mit der Ventilstangenführung
33 fest verbunden und kann samt dem Kopierhebel 23 mittels des Kopfes 34 verstellt
werden. Die Einstellung der Lage des Kopfes 34 erfolgt durch die Schraubenspindel
35 und Mutter 36, die in der Höhe verstellt werden kann. Der Öldruck bei
30 sorgt dafür, daß der Kopf 34mit der Hülse 37 sich stets an die Mutter
36 bis 38 anlegt. DieVerdrehung der Schraubenspindel 35 erfolgt über ein Kegelrad
39 und kann von, dort sowohl maschinell als auch von Hand angetrieben werden. Die
Handverstellung dient in erster Linie zum Einstellen auf die Abmessungen des zu
erzeugenden Werkstücks, während der maschinelle Antrieb einen vom Kopieren unabhängigen
selbständigen Ouervorschub erzeugt. Zum mechanischen Antrieb der Verstellung des
während des Kopierens feststehenden Ventils wird kein besonderes Getriebe vorgesehen,
sondern der Antrieb des Kopierschlittens dazu verwendet.
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Eine zusätzliche Schnellverstellung, z. B. zum Zurückziehen des Werkzeugs
vom Werkstück, kann durch Absenken der Konsole dadurch erreicht werden, daß die
von der Schablone betätigte Ventilstange bei stillstehendem festem Ventil außer
von der Schablone noch
zusätzlich bewegt wird. Bei der Ausführungsform
nach Fig. 4 wird ein solches Absenken dadurch erzeugt, daß ein Hebel 4o die Ventilstange
27 gegen die Federkraft von 32 zu drücken erlaubt. Da die Stellung des während des
Kopierens feststehenden Ventiltellers den genauen Fräs- oder Drehdurchmesser des
Werkstücks bestimmt, so ist es möglich, mit Hilfe der zusätzlichen Beeinflussung
der Ventilführungstange das Werkzeug vom Werkstück rasch zurückzuziehen, ohne die
Einstellung für die ,genaue Abmessung des Werkstücks zu verstellen. Der Hebel 4o
kann mit Schaltstangen verbunden werden, die mechanisch, von Hand oder selbsttätig
durch Anschläge gesteuert werden können.
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Fig. 6 zeigt die Anordnung des zwischen Schablone und Schaltstange
frei schwingenden Hebels 23 bei einer anderen Anordnung von Schablone und Ventilstange.
Hierbei ist wieder 4o der Hebel, der zur Schnellverstellung der Konsole dient. Durch
Anordnung des Zwischenhebels 23 in Fig. 6 wird, wie bei der Ausführung in Fig.,,
erreicht, daß der von der Schablone 5 (Fig. 5) auf den Taststift ausgeübte Seitendruck
sich nicht auf das weitere Gestänge überträgt, sondern von der Lagerung 24 (Fig.
6) des Hebels 23 aufgenommen wird.
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Der Hebel 40 (Fig. 7) wird durch die Feder 41 vom Kopierhebel 23 abgehoben.
Hebel 4.o dreht sich um den Zapfen 42 und ist mit der Zahnstange 43 gelenkig verbunden.
Auf der Zahnstange 43 rollt ein Schraubenrad 44 ab, das in einem Winkel 45 (Fig.
8) gelagert ist. Der Winkel 45 ist mit der Konsole fest verbunden. Schraubenrad
44 ist sowohl mit einem Handgriff 46 als auch über ein zweites Schraubenrad 47 mit
einer Anschlagstange 48 in Verbindung. Mit Hilfe des Handgriffs 46 kann über Schraubenrad
44, Zahnstange 43 und Hebel 4o der Tasthebel 23 gedrückt werden. Dadurch tritt dieselbe
Wirkung ein, als ob die Schablone den Tasthebel bewegen würde, d. h. die Konsole
senkt sich. Dadurch senkt sich auch der auf der Konsole befestigte Winkel 45, so
daß Schraubenrad 44 auf Zahnstange 43 abrollt. Das vom Handgriff 46 auszuübende
Drehmoment muß im Sinne der Bewegung während des Absenkens wirken, so daß beim Freigeben
des Handgriffs die Konsole sofort wieder steigt. Durch Drehen des Handgriffs 46
kann man somit die Absenkals auch die Steiggeschwindigkeit beeinflussen. Hält man
den Handgriff fest, oder verhindert man durch Feststellen der Anschlagstange 48
mittels einer Schraube 49 jede Verdrehung des Schraubenrades 44, dann wird von der
Zahnstange aus der Tasthebel 23 ebenso gesteuert wie durch die Schablone; beim Senken
der Konsole wird der Tasthebel 23 freigegeben, beim Steigen der Konsole wird er
gedrückt. Wird die Anschlagstange nicht festgestellt, sondern nur ihr Zurückgehen
durch einen Anschlag 50 verhindert, dann wird ebenfalls die Konsole auf konstanter
Höhe gehalten, ohne daß dadurch die Wirkung der Schablone für ein weiteres Absenken
unmöglich gemacht wird.
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In Fig.9 ist das Wechselgetriebe für den Vorschubantrieb dargestellt.
Von der Motorwelle 51 wird über einen Zahntrieb die Welle 52 angetrieben, von wo
entweder direkt über eine Klauenkupplung oder über eine VorgelegeWelle 54 die Welle
53 angetrieben werden kann. Von Welle 53 geht der Antrieb zur Welle 55 über einen
Verschiebeblock und von dort wahlweise über zwei Verschiebeblöcke zur Welle 56.
Welle 57 kann über ein Wendegetriebe vorwärts oder rückwärts angetrieben werden,
indem von. Welle 56 einmal der Antrieb direkt und einmal über das Zwischenrad 58
erfolgt. Von Welle 57 geht der Antrieb weiter über Schnecke 59 zum Antrieb des Längsschlittens
oder über eine Kupplung 61 zur Triebwelle 6o, welche das hydraulische Ventil verstellt.
Welle 6o kann auch von Handrad 62 verdreht werden.
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Schnecke 59 greift in ein Schneckenrad 63 ein (Fig. io), das über
eine Kupplung 65 mit Zahnritzel 14 gekupelt werden kann. Zahnritzel 14 rollt auf
Zahnstange 15 ab und verschiebt den Schlitten 4 (Fig. i und 4). Die Verstellung
der Klauenkupplungen 61 und 65 (Fig. io) erfolgt vom Handgriff 64. In der Mittelstellung
des Handgriffs 64 sind beide Kupplungen ausgerückt.
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Von Welle 6o geht der Antrieb weiter über Kegelradtrieb67 (Fig. i
i) zur Teleskopwelle 68 und 69 und von dort über Kegelradtrieb 70 zur unteren Welle
71, von wo aus über ein Kegelrad 72 das auf der Schraubenspindel 35 sitzende Kegelrad
39 angetrieben wird. Durch die Drehung der Schraubenspindel 35 wird die Mutter 36
verstellt (Fig. 4), welche die Höhenstellung des während des Kopierens feststehenden
Ventils 33 bestimmt.
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Durch die Höhenverstellung des Ventils 33 kann sowohl die Abmessung
des von der Schablone geformten Werkstücks eingestellt werden, es kann aber auch
senkrecht zur Bewegung des Schablonenschlittens bei stillstehender Schablone ein
Vorschub erzeugt `verden. Im allgemeinen dient das Handrad 62 (Fig.9) zur Einstellung
der Abmessung des Werkstücks und der mechanische Antrieb über Kupplung 61 zum automatischen
Senkrecht steuern des Kopierschlittens.